回火工艺对低碳高强贝氏体钢组织和性能的影响

论文摘要

低碳高强贝氏体钢被国际上公认为21世纪重要的一类钢种,这类钢应用了现代炼钢新工艺,使得其碳含量极低,并且其焊接性能十分优秀。由于钢中碳含量的降低,原来意义上的上、下贝氏体组织变成少碳或无碳贝氏体,韧性也很好。与传统的采用调质处理的高强度钢板不同,这类钢组织和性能受回火工艺影响较大。为此,本文开展了系列温度和时间的回火试验,研究该钢的微观组织演变特征和力学性能变化,目的是加深了解低碳贝氏体钢的组织和性能与回火工艺的依赖性,以便工业生产中确定适宜的回火工艺参数。本文首先采用控轧控冷（TMCP）技术在实验室轧制了低碳高强贝氏体钢,然后设计了一系列的回火工艺对该低碳高强贝氏体钢进行回火处理,利用多种显微组织表征和力学性能测试手段,分析讨论了回火工艺对试验钢的显微组织和力学性能的影响规律。论文主要取得以下研究结果：（1）采用TMCP工艺轧制后,试验钢显微组织主要为粒状贝氏体与板条贝氏体的混合组织以及分布在贝氏体周围的较细小的M-A岛组元,试验钢轧态的抗拉强度和冲击韧性均较高。该低碳贝氏体钢的强化方式主要是细晶强化、固溶强化、M-A强化、位错强化以及沉淀强化。（2）通过一系列的显微组织表征手段,观察分析了回火后试验钢的组织特征,结果表明：在试验钢回火组织中,准多边形铁素体的稳定性最高,其次是粒状贝氏体,再次是板条贝氏体；分布于贝氏体之间的残余奥氏体在回火过程中最先开始分解,随着回火温度的升高,试验钢组织最终演变获得准多边形铁素体平衡态组织。（3）通过透射电镜观察发现,从350℃回火开始,试验钢中开始有Nb、Ti、V的碳氮化物析出；且随着回火温度和时间的增加,析出量增多,直到600℃×1.5h,析出量达到峰值；当回火温度高于600℃时,析出物开始明显聚集长大。（4）试验钢在轧后采用600℃×1.5h回火工艺,其综合力学性能最佳,此时其抗拉强度为897.5MPa,与轧态相仿,而屈服强度获得提高,达到峰值775MPa,与轧态值相比提高了175MPa；但是,其冲击功与硬度值分别为146J和294HV,与轧态相比稍有降低。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 低碳高强贝氏体钢的发展简介
• 1.1.1 国外低碳高强贝氏体钢的发展
• 1.1.2 我国低碳贝氏体钢的发展
• 1.2 低碳高强贝氏体钢的成分特点
• 1.3 低碳高强贝氏体钢的组织特征
• 1.4 低碳高强贝氏体钢的性能优点
• 1.5 低碳高强贝氏体钢的控轧控冷技术
• 1.5.1 TMCP的发展过程
• 1.5.2 TMCP的工艺
• 1.5.3 再结晶与非再结晶轧制
• 1.5.4 TMCP工艺的应用
• 1.6 关于钢的回火
• 1.6.1 淬火钢在回火时的组织变化
• 1.6.2 回火脆化现象
• 1.7 本文研究的意义、目的及主要内容
• 1.7.1 研究意义及目的
• 1.7.2 研究的主要内容
• 第2章 实验材料及方案
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验方案
• 2.2.1 轧制工艺的制定
• 2.2.2 回火工艺的制定
• 2.2.3 力学性能测试
• 2.2.4 显微组织观察
• 第3章 试验钢轧态力学性能检测与组织观察
• 3.1 轧制
• 3.2 力学性能检测
• 3.3 试验钢轧态组织观察
• 3.3.1 金相组织及扫描电镜观察
• 3.3.2 电子探针分析
• 3.3.3 透射电镜观察
• 3.4 试验钢的强化机理分析
• 3.5 断口分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 试验钢回火态力学性能及组织
• 4.1 回火工艺对力学性能的影响
• 4.1.1 回火工艺对拉伸强度的影响
• 4.1.2 回火工艺对冲击韧性的影响
• 4.1.3 回火工艺对硬度的影响
• 4.2 回火工艺对试验钢组织的影响
• 4.2.1 试验钢低温回火后组织变化
• 4.2.2 试验钢中温回火后组织变化
• 4.2.3 试验钢高温回火后组织变化
• 4.2.4 回火时间对试验钢组织的影响
• 4.3 透射电镜观察
• 4.4 冲击断口分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢