含Nb、Ti细晶双相钢的热轧工艺研究

论文摘要

本文针对所设计的两种低Si-Mn含Nb、Ti钢种（以下简称高铌钢和低铌钢）,采用两段式和三段式冷却方式进行双相钢实验室热轧实验,通过合理的工艺参数控制,得到细小的铁素体基体上均匀分布马氏体组织,屈强比较低,强度级别为550MPa级,晶粒平均尺寸达到5.5μm的热轧细晶双相钢,分析讨论了工艺参数对双相钢组织性能的影响,以及Nb、Ti碳氮化合物的析出行为,为现场工业试制提供了理论基础。主要研究工作及成果如下：1.为实现低成本双相钢的热轧,采取低碳含Si-Mn低Nb、Ti的路线,设计了一种适于双相钢热轧生产的钢种,其中Nb含量为0.02%,Ti含量为0.013%,即可得到强度达到550MPa级,组织合格,性能较好的热轧双相钢。2.利用Gleeble1500热模拟试验机,进行了低铌钢奥氏体未变形的连续冷却转变实验和单道次热模拟实验,绘制了静态连续冷却转变曲线（CCT曲线）,分析了变形温度、变形速率对动态再结晶的影响,建立了实验钢的金属塑性变形抗力的数学模型,为双相钢热轧及控冷工艺的制定提供理论依据。3.在使用恒速冷却模式下得到的CCT曲线对非恒速冷却过程中的相变开始温度、结束温度进行判定时,需要对判定结果进行修正。本文提出了一种新的相变温度判定方法,可以对空冷条件下的非恒速冷却过程中的相变开始温度、相变结束温度以及相变持续时间进行清晰、明确地判定,具有简便、实用、可靠的特点。4.分别采用两段式（空冷+水冷）和三段式（水冷+空冷+水冷）的冷却方式,对两种钢进行了实验室轧制实验,对获得的典型试样的精细组织进行了观察分析,确定了终轧温度、开冷温度及卷取温度对组织性能的影响。5.用迭代法对低铌钢二相粒子的析出温度进行了理论计算,分析结果显示,TiN的固溶析出温度最高,其次为NbC,NbN。TiC的平衡析出客观上是很难实现。6.对双相钢中（Nb,Ti）（C,N）进行了回溶研究,发现Ti在很高的温度下就可以进入到复合相（NbxTi1-x）（CyN1-y）中,含Nb、Ti的复杂化合物凝固核心是含Ti的（Ti,Nb）（C,N）相。通过对各工艺参数对组织性能影响的分析,得到了低Si低Mn含Nb、Ti热轧双相钢的较好的工艺参数。两段式冷却：终轧830-850℃,开冷温度700-730℃,卷取温度250℃以下；三段式冷却：终轧850℃,开冷温度660～680℃,卷取温度200～250℃,其中卷取温度的控制尤为重要。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 双相钢概述
• 1.2.1 双相钢的发展概况
• 1.2.2 双相钢的生产工艺
• 1.3 双相钢的应用
• 1.4 影响热轧双相钢性能的因素
• 1.4.1 合金元素
• 1.4.2 终轧温度
• 1.4.3 轧后冷却模式
• 1.4.4 卷取温度
• 1.5 研究目的及内容
• 1.5.1 研究目的
• 1.5.2 主要研究内容
• 第2章 奥氏体高温变形及再结晶过程实验研究
• 2.1 实验材料及方案
• 2.1.1 实验材料与装置
• 2.1.2 实验方案
• 2.2 变形条件对σ-ε曲线的影响
• 2.2.1 变形温度对动态再结晶的影响
• 2.2.2 变形速率对再结晶的影响
• 2.2.3 再结晶终止温度与实际组织的对应关系
• 2.3 变形抗力模型
• 2.3.1 变形抗力模型的回归
• 2.3.2 模型的结果分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 析出相热力学及动力学计算
• 3.1 Nb、Ti析出物的热力学研究
• 3.2 TiN析出动力学研究
• 3.3 （Nb,Ti）（C,N）的回溶研究
• 3.4 小结
• 第4章 奥氏体的连续冷却相变的研究
• 4.1 CCT曲线的测定
• 4.1.1 热模拟实验方法
• 4.1.2 热模拟实验工艺
• 4.2 实验结果及分析
• 4.2.1 实验结果
• 4.2.2 热膨胀曲线分析
• 4.2.3 CCT曲线及分析
• 4.2.4 冷却速度对显微组织的影响
• 4.3 空冷状态下金属相变温度的一种判断方法
• 4.3.1 空冷状态下金属表面温降曲线分析
• 4.3.2 相变特征点判定方法
• 4.3.3 与热模拟CCT的对比分析
• 4.3.4 其他钢种的表面温降规律实验验证
• 4.3.5 返热影响的分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 含Nb、Ti双相钢实验室热轧工艺研究
• 5.1 热轧实验方案
• 5.1.1 实验材料
• 5.1.2 两种实验工艺
• 5.2 热轧实验设备及分析手段
• 5.2.1 实验设备
• 5.2.2 力学性能分析方法
• 5.3 高铌钢的热轧实验及结果分析
• 5.3.1 实验结果
• 5.3.2 分析及讨论
• 5.4 低铌钢两段式冷却的实验结果及讨论
• 5.4.1 终轧温度对力学性能的影响
• 5.4.2 开冷温度对力学性能的影响
• 5.4.3 卷取温度对力学性能的影响
• 5.4.4 低铌钢两段式冷却实验结论
• 5.5 低铌钢三段式冷却实验结果及讨论
• 5.5.1 终轧温度对组织性能的影响
• 5.5.2 开冷温度对组织性能的影响
• 5.5.3 卷取温度对组织性能的影响
• 5.5.4 低铌钢三段式冷却实验结论
• 5.6 低铌钢单轴拉伸的变形特性
• 5.7 本章小结
• 第6章 热轧试样显微组织分析
• 6.1 显微组织观察方法
• 6.2 典型工艺参数及其组织性能
• 6.3 典型组织性能的讨论
• 6.4 （Nb,Ti）（C,N）析出行为研究
• 6.4.1 萃取复型实验结果
• 6.4.2 讨论与分析
• 6.5 本章小结
• 第7章 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间完成的研究工作
• 致谢
• 作者简介