论文摘要
在低碳微合金高强钢中,微合金碳化物在铁素体或贝氏体中的析出具有显著的强化作用。新一代TMCP以超快冷技术为核心,在钢中析出物的控制上有着较为明显的优势,而以往的研究多是基于常规冷却方式,因此研究超快冷条件下的析出规律具有很大的必要性。本文计算了Nb-Ti钢和Ti钢中微合金元素的平衡析出规律,考察了连续冷却相变规律,并研究了超快冷及超快冷后的冷却工艺对组织性能及沉淀析出行为的影响规律,主要内容如下：（1）利用Thermo-Calc热力学计算软件计算了实验钢中微合金元素的平衡析出相以及析出相的化学成分随温度的变化。结果表明：实验钢在各温度下的析出相均具有以某一二元析出相为主、其他微合金元素复合析出相共存的特点。随温度的降低,Nb-Ti钢先后以TiN. NbC和VC析出相为主,同时存在（Nb,V,Ti）（CN）复合析出相。（2）利用热模拟实验机考察了冷却速率、Nb元素及变形对其奥氏体连续冷却转变过程的相变行为的影响。结果表明：实验钢具有较宽的贝氏体转变区域；Nb元素使得CCT曲线整体向右下方移动,大大减小了先共析铁素体和珠光体相变区,同时扩大了针状铁素体／贝氏体相变区,使得含Nb钢在较低冷速时便能得到较多的针状铁素体；奥氏体变形促进铁素体和珠光体相变,对贝氏体转变具有双重作用,即低冷速时抑制贝氏体转变,高冷速时促进贝氏体相变。（3）利用热模拟实验机研究了超快冷条件下等温淬火工艺中等温温度和等温时间对Nb-Ti钢相变和沉淀析出行为的影响规律。铁素体区等温淬火的结果表明：660℃等温淬火得到的马氏体分布较均匀,析出粒子数量较多,因此硬度值也较高。660℃等温60min淬火的硬度达到HV285,换算后的抗拉强度为980MPa,实验钢具有较高的强度和硬度。（4）贝氏体区等温淬火的结果表明：随等温时间的增加,在580℃等温淬火得到的粒状贝氏体中,M/A岛的量减少,平均弦长减小,因此硬度降低,韧性改善。580℃等温淬火的纳米析出相数量较500-C多。等温60mmin淬火的硬度达到HV245,换算后的抗拉强度为850MPa, M/A平均弦长为0.29gm,具有良好的强韧性。（5）通过模拟常规冷速下的等温淬火工艺,对比研究了超快冷对组织和沉淀析出规律的影响。结果表明：超快冷使得500℃等温淬火得到的板条贝氏体宽度减小了100-200nm,有利于组织的细化；使得580℃等温淬火得到的粒状贝氏体中M/A的量较高,平均弦长也较小,有利于粒状贝氏体组织的韧化；同时超快冷也有利于沉淀析出,使硬度和强度得到提高,换算后的抗拉强度最高提高了120MPa。（6）通过模拟超快冷后的缓冷工艺,研究了缓冷开始温度和缓冷速率对Ti钢组织和沉淀析出的影响。结果表明：缓冷温度越低,随冷速的增加,晶粒细化越快,得到的铁素体基体中的位错密度越高,沉淀析出相的平均尺寸较小,析出相的量也较大,得到组织的宏观硬度和强度也越高。