冷却速率对薄带连铸铌微合金化低碳钢组织转变影响

论文摘要

薄带连铸技术被誉为二十世纪冶金工业最伟大的技术进步之一。薄带连铸技术将连铸与连轧联系起来,实现了“一火成材”,铸带也可以不经过在线轧制,直接连铸成形。薄带连铸技术是亚快速凝固过程,凝固时间短,冷却速度快,具有凝固枝晶细小,沿带厚成份偏析很小,奥氏体晶粒粗大等特点,这使其在开发高强度微合金产品中具有很大优势。本文研究了薄带连铸低碳钢以及铌微合金化低碳钢的组织特征;利用共聚焦激光扫描显微镜原位观察研究了再加热含铌铸带和低碳钢铸带的过冷奥氏体组织转变过程,探讨了冷却速率、原奥氏体晶粒度、铌元素这三个工艺参数对贝氏体组织转变及性能的影响;通过对贝氏体组织的透射电镜及背散射电子扫描电子显微镜观察,分析了其精细组织、碳化物以及铸带的晶界特征和晶粒取向。结果表明:薄带连铸凝固组织由两侧柱状晶区和中间等轴晶区组成,一次枝晶间距为16-20μm,二次枝晶间距12-14μm。薄带连铸低碳钢奥氏体晶粒宽度在100-200μm,长度约200-350μm,基本上为等轴晶,并且晶粒尺寸不均匀。低碳钢铸带的室温组织为多边形铁素体、珠光体及贝氏体组成,铌微合金化低碳钢铸带的室温组织由贝氏体和少量多边形铁素体构成,室温组织形貌多样。含铌低碳钢钢铸带中小角度晶界（2°-15°）所占比例较多,可达84%,而不含铌的低碳钢铸带中小角度晶界比例为70%左右。铸带无明显织构。低碳钢薄带试样贝氏体相变的温度范围约为700-590℃,含铌铸带试样贝氏体转变起始温度稍有减低,约650℃,铌元素具有抑制奥氏体晶粒长大的作用,抑制先共析铁素体、珠光体扩散性相变,增加过冷奥氏体的稳定性,降低相变点。另外,铌元素具有细化晶粒,提高屈服强度作用。冷却速率增大、原奥氏体晶粒度越大、铌元素含量越高,室温组织越趋于不平衡,室温组织中贝氏体体积分数增大,这三者综合作用于过冷奥氏体组织转变过程。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 薄带连铸技术简介
• 1.1.1 薄带连铸技术的工艺原理
• 1.1.2 薄带连铸技术的特点
• 1.2 国内外薄带连铸技术的发展
• 1.2.1 钮柯公司的Castrip 工程
• 1.2.2 欧盟的Eurostrip 工程
• 1.2.3 浦项公司的薄带连铸项目
• 1.2.4 薄带连铸技术在国内的发展
• 1.3 薄带连铸低碳钢的研究现状
• 1.3.1 薄带连铸低碳钢的组织与性能
• 1.3.2 薄带连铸含铌微合金钢的特点
• 1.3.3 薄带连铸铌微合金化低碳钢的组织与性能
• 1.4 课题研究的目的及内容
• 1.4.1 课题研究的目的及意义
• 1.4.2 课题研究的主要内容
• 2 课题研究方法与技术路线
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验技术路线
• 2.2.1 显微组织观察
• 2.2.2 晶界与晶粒取向表征
• 2.2.3 贝氏体精细结构观察
• 2.2.4 组织转变原位观察
• 2.2.5 热处理模拟实验
• 2.2.6 力学性能测试
• 2.3 本章小结
• 3 薄带连铸含铌低碳钢组织与性能
• 3.1 显微组织
• 3.1.1 高温组织
• 3.1.2 室温组织
• 3.2 晶界特征与晶粒取向
• 3.3 精细结构观察
• 3.4 力学性能
• 3.5 本章小结
• 4 铸带连续冷却过程相变原位观察
• 引言
• 4.1 再加热对奥氏体晶粒度的影响
• 4.2 过冷奥氏体相变过程
• 4.2.1 多边形铁素体形核-生长
• 4.2.2 贝氏体铁素体形核-生长
• 4.2.3 晶界特征与晶粒取向
• 4.3 冷却速率对过冷奥氏体相变的影响
• 4.4 铌元素对过冷奥氏体相变的影响
• 4.5 本章小结
• 5 冷却速率对铸带组织与性能的影响
• 5.1 模拟实验参数选择
• 5.2 再加热薄带的组织与性能
• 5.2.1 低碳钢薄带的组织与性能
• 5.2.2 含铌薄带的组织与性能
• 5.3 精细结构观察
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文