薄带连铸铌微合金化低碳钢的组织及热加工性能研究

论文摘要

本文研究了薄带连铸低碳钢以及铌微合金化低碳钢（简称为Nb-LC）的组织和析出物特点;在合理选择热模拟参数的基础上,利用热压缩方法研究了Nb-LC薄带的热加工性能;以此探讨了热轧对Nb-LC薄带组织和性能的影响规律,旨在为Nb-LC薄带的在线热轧提供依据。结果表明,Nb-LC薄带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15-20μm,二次枝晶间距8-10μm。室温组织由贝氏体和少量多边形铁素体组成。Nb-LC薄带小角度晶（2°15°）比例在70%以上。Nb-LC薄带织构主要是（111）<101>,（001）<101>。铸带中含有CuS、MnO、SiO2、Al2O3等夹杂物,尺寸从几百纳米到几微米不等。铌元素以固溶状态存在于铸带中。基于:1)奥氏体晶粒度与铸带相当;2)析出物充分固溶;3)变形参数与薄带连铸实际工况相似的基础上,选择合适的热变形参数,进行薄带在线热轧的实验室模拟试验。测定了低碳钢的动态CCT曲线。结果表明,当冷速大于10℃/s后,组织主要为针状铁素体与贝氏体,与薄带一致。对于0.08%Nb的Nb-LC钢,当冷速为1℃/s时,组织组织为多边形铁素体,另有少量贝氏体。Nb的添加降低相变开始温度,并促进贝氏体形成。动态再结晶试验表明,1100℃下,0.08% Nb-LC钢动态再结晶临界应变为0.3589,而低碳钢动态再结晶临界应变为0.2491。铌明显阻碍再结晶过程。利用双道次压缩和后插法,研究了Nb-LC的静态再结晶行为。结果表明,随变形量增大,变形温度提高,再结晶过程加快;而奥氏体晶粒尺寸增大,材料再结晶过程减缓。铌对静态再结晶的阻碍作用明显。建立了Nb-LC（0.08%Nb）热轧参数窗口。根据Nb-LC薄带的组织特点和热变形性能,选择了合适的薄带在线热轧参数。热轧Nb-LC薄带的屈服强度400MPa以上,抗拉强度500Mpa以上,延伸率21%,达到Q345性能指标。高分辨透射电镜分析发现,热轧Nb-LC薄带中出现大量弥散细小的Nb（C,N）颗粒,尺寸在5-20 nm之间。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题意义
• 1.2 双辊薄带连铸技术
• 1.2.1 辊薄带连铸工艺简介
• 1.2.2 国内外薄带连铸技术的发展概况
• 1.3 薄带连铸低碳钢与铌微合金化低碳钢的研究现状
• 1.3.1 薄带连铸低碳钢的组织与性能
• 1.3.2 薄带连铸铌微合金化低碳钢的组织与性能
• 1.4 论文研究内容与目标
• 第二章 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 组织观察
• 2.2.2 晶界特征和晶粒取向分析
• 2.2.3 析出物观察
• 2.2.4 热模拟压缩实验
• 2.2.5 热轧实验
• 2.2.6 显微硬度测试
• 2.2.7 室温力学性能测试
• 2.4 本章小结
• 第三章 薄带连铸铌微合金化低碳钢的组织与析出物
• 引言
• 3.1 薄带连铸低碳钢及铌微合金化低碳钢的组织特征
• 3.1.1 高温组织形貌
• 3.1.2 室温组织特征
• 3.2 铌微合金化薄带中的析出相研究
• 3.2.1 铌微合金化薄带中的析出相观察
• 3.2.2 薄带连铸过程中析出行为计算
• 3.3 本章小结
• 第四章 铌微合金低碳钢薄带的热压缩性能模拟研究
• 4.1 模拟实验的参数选择
• 4.2 低碳钢的动态CCT 曲线
• 4.2.1 热膨胀曲线的测定和CCT 曲线的绘制
• 4.2.2 铌对低碳钢相变点的影响
• 4.3 铌对碳钢动态再结晶的影响
• 4.4 铌微合金化低碳钢的静态再结晶机制研究
• 4.4.1 铌微合金化低碳钢的静态再结晶行为研究
• 4.4.2 0.08%Nb 的含铌低碳钢的等温静态再结晶曲线（RTT 曲线）
• 4.4.3 静态再结晶动力学模型
• 4.5 本章小结
• 第五章 热轧铌微合金化薄带的组织与性能
• 5.1 热轧工艺参数的选择
• 5.2 薄带热轧后的组织和性能
• 5.3 热轧薄带的析出物研究
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论和展望
• 6.1 本文主要结论
• 6.2 下一步工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文