弛豫—析出控制相变技术对贝氏体钢组织热稳定性的影响

论文题目: 弛豫—析出控制相变技术对贝氏体钢组织热稳定性的影响

论文类型: 博士论文

论文专业: 材料物理与化学

作者: 武会宾

导师: 贺信莱,杨善武

关键词: 技术,中温转变组织,热稳定性,变形奥氏体,弛豫

文献来源: 北京科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 微合金钢中采用组织细化技术得到的中温转变组织具备优良的综合力学性能。但这类组织属于非平衡组织,具有向平衡组织演化的自发趋势。当这类钢在受热(如回火或其它过程中被加热)时,若中温转变组织一旦粗化(演化为平衡组织),则其优良的性能将不复存在。因而研究细化的中温转变组织的热稳定性和影响热稳定性的因素具有重大的实用价值。本工作运用光学金相技术、透射电子显微术、硬度测量方法并结合热模拟实验,研究了弛豫-析出控制相变(RPC)技术参数对所得中温转变组织热稳定性的影响规律。具体内容包括:RPC技术参数(特别是弛豫时间)对工业生产的超细化低碳贝氏体钢回火组织与性能的影响,同时与控轧后空冷(AC)以及传统的再加热淬火(RQ)工艺生产的钢板回火组织及性能进行了比较。另外,分析了奥氏体区变形量和变形后等温弛豫时间对一种简单成分钢在重加热过程中组织演化行为的影响,并通过与四种作为奥氏体模型钢的铁镍合金对比,揭示了中温转变组织在受热过程中的演化机制。结果表明:不同RPC技术参数得到的钢板随回火温度升高均呈现软化-硬化-再软化的变化规律,只是各种钢的变化幅度及具体硬度值有所不同。经过AC工艺得到的钢板在回火后硬度和强度变化不明显,而经过RQ处理后的钢板随回火温度升高强度和硬度单调下降。回火前RPC和RQ两种工艺得到的钢板均为板条状贝氏体和少量粒状贝氏体的复合组织。随回火温度的升高或时间延长过程中,RPC工艺钢组织类型变化不明显,只是经过不同弛豫时间的试样组织粗化速度有所不同,而RQ工艺钢板条结构很快消失,并迅速演变成多边形铁素体。实验结果表明,利用RPC工艺得到的高强韧性钢板具有良好的组织热稳定性。这种稳定性起源于组织内特定的位错与析出相互作用状态。简单成分含Nb微合金钢在奥氏体区变形后等温弛豫不同时间再水冷,均可得到以贝氏铁素体为主的复合组织。但在各样品的贝氏铁素体内部,位错组态与应变诱导析出颗粒的分布状态明显不同。未经弛豫的样品中不存在应变诱导析出颗粒,弛豫很长时间的样品中析出颗粒基本分布在位错线之外,而在经过适当时间弛豫的样品中,析出颗粒基本分布在位错线上并对位错形成钉扎。在随后的650℃或700℃重加热等温过程中,这些非平衡组织呈现向平衡组织演化的趋势。弛豫60s的样品重加热等温时热稳定性最高,而弛豫1000s的样品,虽然重加热前硬度最低,重加热等温时组织演化却进行得最快。重加热等温过程中发生的组织演化是按板条内位错摆脱钉扎发生多边形化,板条间小角倾转晶界通过位错攀移而逐渐消失和发生再结晶形成多边形铁素体的次序进行的。

论文目录:

摘要

Abstract

引言

1 文献综述

1.1 低碳微合金钢的发展

1.1.1 低碳贝氏体钢的发展概述

1.1.2 低碳贝氏体钢中微合金元素的作用

1.1.3 微合金钢中微合金元素的溶解与析出行为

1.2 机械热处理技术的发展及弛豫-析出控制相变技术思路

1.2.1 机械热处理技术(TMCP)的发展

1.2.2 弛豫-析出控制相变(RPC)技术的理论背景及基本思想

1.3 低碳微合金钢回火过程中的组织稳定性和力学性能

1.3.1 不同工艺对微合金钢回火后的组织和力学性能的影响

1.3.2 低碳微合金钢中的贝氏体组织

1.3.3 贝氏体组织热稳定性及其力学性能

1.3.4 马氏体的回火稳定性及其力学性能

1.3.5 位错回复、消失模型

1.4 文献总结及本文研究的主要内容

2 不同工艺参数对低碳贝氏体钢回火稳定性及力学性能的影响

2.1 实验材料和过程

2.1.1 实验钢的冶炼与轧制

2.1.2 回火方案

2.1.3 样品制备、观察与分析步骤

2.2 三种工艺生产的低碳贝氏体钢回火后组织及力学性能差异

2.2.1 三种工艺钢回火前、后的力学性能

2.2.2 三种工艺钢回火过程中的组织演变

2.2.3 RPC 和RQ 钢板回火后的位错和析出状态

2.2.4 RPC 工艺钢回火前后的微区压痕试验

2.2.5 小结

2.3 恒定温度下组织随回火时间的演变

2.3.1 硬度实验结果

2.3.2 650℃回火过程中的组织演变

2.4 RPC 工艺参数对低碳贝氏体钢的力学性能和组织稳定性的影响

2.4.1 力学性能实验结果

2.4.2 RPC 工艺参数与回火温度对钢板组织热稳定性的影响

2.5 讨论

2.6 本章小结

3 变形奥氏体等温弛豫对简单成分钢中非平衡转变组织热稳定性的影响

3.1 实验材料和过程

3.2 C-Mn-Si-Nb 钢在重加热等温过程中的组织稳定性

3.2.1 弛豫不同时间的C-Mn-Si-Nb 钢重加热后的硬度变化

3.2.2 C-Mn-Si-Nb 钢在重加热等温过程中的组织演变

3.2.3 C-Mn-Si-Nb 钢在650℃重加热等温过程中位错与析出的相互作用

3.2.4 C-Mn-Si-Nb 钢在700℃重加热等温过程中组织演化的微观机制

3.2.5 讨论

3.2.6 小结

3.3 奥氏体区变形量对C-Mn-Si-Nb 钢组织稳定性的影响

3.3.1 0.4 真应变的C-Mn-Si-Nb 钢在重加热等温时的硬度变化

3.3.2 0.4 真应变的C-Mn-Si-Nb 钢在重加热过程中的组织演变

3.3.3 小结

3.4 本章小结

4 高温变形后Fe-Ni 合金中位错及其与转变组织的相互作用

4.1 实验材料及方法

4.2 Fe-40Ni 和Fe-40Ni-Nb 合金高温变形后的应力-弛豫曲线

4.3 高温变形后Fe-40Ni-Nb 及Fe-40Ni 合金中的位错组态及其演化情况

4.4 变形奥氏体中位错胞界对马氏体长大的阻碍作用

4.4.1 Fe-30Ni 和Fe-30Ni-Nb 合金中的马氏体

4.4.2 Fe-30Ni 和Fe-30Ni-Nb 合金等温弛豫过程中的位错胞状结构

4.4.3 变形奥氏体中位错胞界对马氏体长大的限制

4.5 高温不同变形后Fe-Ni 合金中位错组态及位错与析出相互作用

4.5.1 不同变形量的样品硬度测量结果

4.5.2 经历不同真应变的Fe-Ni 合金的应力-应变曲线

4.5.3 0.4 真应变后弛豫不同时间的Fe-40Ni-Nb 合金中的位错组态

4.5.4 讨论

4.6 本章小结

结论

参考文献

在学研究成果

致谢

发布时间: 2006-07-21

参考文献

• [1].钛合金热变形过程中形变与相变的交互作用及织构控制[D]. 李凯.北京科技大学2018
• [2].铜基形状记忆合金中的相变及其相关效应的研究[D]. 李周.中南大学2002
• [3].Ni-Ti（Ta）合金的相变和电子结构的研究[D]. 宫长伟.大连理工大学2006
• [4].变形对γ→α相变的影响及变形诱导γ→α相变的数值模拟研究[D]. 贠冰.钢铁研究总院2002
• [5].单晶Ni-Mn-Ga孪晶界迁动机制研究及应力诱发马氏体相变模拟[D]. 彭志明.上海交通大学2007
• [6].TiNiCu合金条带的晶化、相变及形状记忆性能[D]. 何文军.山东大学2007
• [7].超细贝氏体钢低温相变加速技术及其塑性变形规律[D]. 郭辉.北京科技大学2018

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