低碳贝氏体钢中温转变机制及组织性能研究

论文摘要

低碳贝氏体钢是国际上近20年来发展起来的一类新钢种,它具有高强度、高韧性、焊接性能优良等特点,是现代冶金技术与物理冶金研究成果相结合的产物。目前世界各国对低碳贝氏体钢进行了大量的研究工作。本课题针对低碳贝氏体钢的热模拟工艺、轧制工艺对组织性能的影响进行了研究。主要通过热模拟实验机MMS-300测定了试验钢的连续冷却曲线及不同轧制制度、冷却工艺以及热处理工艺对该试验钢组织性能的影响规律。利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析了试验钢的显微组织；通过拉伸和冲击实验测试了试验钢的力学性能；根据冲击断口的宏观与微观形貌分析了试验钢的断裂机理和方式,得到如下主要结论：（1）连续冷却相变的试验结果表明：B元素在静态条件下,在一定的冷速范围内,能够使贝氏体相变开始温度及结束温度有一定程度的降低和组织细化。Mn元素含量的增加也使贝氏体相变开始温度及结束温度降低,组织变得细小。给予试验钢50%变形,试验钢贝氏体转变发生的温度升高。试验钢无论是在静态条件下,还是在动态条件下,均能在较宽的冷速条件下得到贝氏体组织。冷速越大,越有利于得到板条贝氏体组织。（2）TMCP工艺模拟试验结果表明：试验钢终冷温度、变形温度的降低、变形量的增大,均能使组织细化,提高试验钢的显微硬度。试验钢在完全层冷时组织为粒状贝氏体组织；先层冷后超快冷工艺下形成了一定数量的板条贝氏体组织；在完全超快冷的情况下,板条贝氏体数量增多,且板条束细小。在完全层冷的工艺条件下,试验钢的显微硬度值最低,先层冷再超快冷的工艺条件下显微硬度稍有提高,完全超快冷工艺条件下显微硬度值最高。（3）热处理工艺模拟试验结果表明：试验钢在淬火工艺试验Ⅰ的条件下组织为板条贝氏体,部分板条贝氏体组织发生回复,宽度增加,组织中析出了尺寸较小的析出物。在淬火工艺试验Ⅱ下板条贝氏体回复成铁素体组织,形成了一定数量的富碳小岛,淬火工艺试验Ⅱ下也有一定数量的析出物析出。淬火工艺试验Ⅰ组织的显微硬度稍大于淬火工艺试验Ⅱ组织的显微硬度。在淬火工艺试验Ⅱ的试验条件下,变形温度、终冷温度,回火温度对试验钢显微硬度的影响与前面TMCP工艺参数和热处理工艺参数对试验钢组织和硬度的影响规律一致。随着回火加热速度的提高,板条贝氏体的回火稳定性降低,且回火加热速度越大,富碳小岛的尺寸越细小,分布的越弥散,显微硬度呈现先上升后下降的趋势。（4）实验室TMCP工艺试验结果表明：四种成分试验钢随着终冷温度的降低,组织由以针状铁素体为主,逐步变为以粒状贝氏体为主,屈服强度、-20℃冲击功均呈上升趋势,抗拉强度变化不大,断后延伸率先升高再降低。精轧开轧温度和终轧温度的降低使得组织细化,强度和冲击韧性提高。对试验钢的轧制工艺实验表明,优化轧制工艺可有效改善强度和低温冲击韧性。合金元素的添加,大大提高了试验钢的淬透性,使得试验钢在相同的终冷温度下,获得贝氏体的机率提高,同时也提高了试验钢的屈服和抗拉强度,但是试验钢的-20℃冲击功和断后延伸率降低。含有合金元素Cr的试验钢的冲击韧性不好,为脆性断裂,

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 贝氏体转变
• 1.1.1 贝氏体转变的基本特征
• 1.1.2 贝氏体组织形态
• 1.2 低碳贝氏体钢的生产工艺
• 1.3 低碳贝氏体钢的分类
• 1.4 低碳贝氏体钢研究现状及发展前景
• 1.4.1 低碳贝氏体钢研究现状
• 1.4.2 低碳贝氏体钢的发展前景
• 1.5 低碳贝氏体钢合金元素的作用
• 1.6 钢的在线热处理
• 1.7 钢的超快冷工艺
• 1.8 本文研究的意义和主要研究内容
• 1.8.1 研究的意义
• 1.8.2 研究的主要内容
• 第2章 低碳贝氏体钢连续冷却相变的研究
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验方法及其原理
• 2.3 实验设备
• 2.4 试验方案
• 2.4.1 静态连续冷却转变实验
• 2.4.2 动态连续冷却转变实验
• 2.5 实验结果及分析
• 2.5.1 试验钢的CCT曲线
• 2.5.2 实验结果分析
• 2.6 小结
• 第3章 TMCP及热处理工艺模拟试验
• 3.1 实验材料
• 3.2 实验设备
• 3.3 试验方案
• 3.3.1 TMCP工艺模拟试验
• 3.3.2 热处理工艺对试验钢组织的影响
• 3.4 实验结果及分析
• 3.4.1 TMCP工艺模拟结果及分析
• 3.4.2 TMCP工艺模拟结果及分析
• 3.5 小结
• 第4章 实验室TMCP工艺试验
• 4.1 实验材料
• 4.2 实验设备
• 4.3 显微组织及力学性能试样制备
• 4.4 试验方案
• 4.5 实验结果及分析
• 4.5.1 实验结果
• 4.5.2 终冷温度对试验钢组织和力学性能的影响
• 4.5.3 精轧温度对试验钢组织和力学性能的影响
• 4.5.4 化学成分对试验钢组织和力学性能的影响
• 4.5.5 试验钢的断口分析
• 4.6 小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢