V、N微合金化低碳贝氏体钢的成分设计与组织特征

论文摘要

本文研究了V、N微合金化低碳贝氏体钢的合金成分设计及其连续冷却相变特性,设计并冶炼了七炉低碳贝氏体钢,利用Formastor-FⅡ全自动相变仪上测定其连续冷却转变曲线；并且为了提高V、N微合金化低碳贝氏体钢的综合力学性能,细化相变组织,运用Gleeble-1500D热模拟试验设备进行一系列的热模拟实验,利用金相显微镜、扫描电镜、透射电子显微镜进行组织结构及析出物的观察；最后对V、N微合金化低碳贝氏体钢进行轧制,测定实验钢的力学性能,得到下述主要研究结果：在含V的低碳贝氏体钢中,加入微量的B元素,可使实验钢与Nb-B系低碳贝氏体钢类似,即在空冷的冷速下便可以得到完全的贝氏体组织；而去掉元素B后,含V低碳贝氏体钢的贝氏体淬透性降低,生成贝氏体组织的临界冷却速度升高。而向钢中加入合金元素Mo、Cr可以提高实验钢的贝氏体淬透性,降低生成贝氏体组织的临界冷速和贝氏体转变温度,提高钢的硬度,但相比之下,Mo的作用要优于Cr。实验钢经过热模拟变形处理后发现,随着变形量的增大,板条尺寸减小,组织明显细化；而实验钢经变形后,保温时间的变化也将影响相变组织的尺寸,保温时间在120s时,板条束的细化效果较好；另外在不同温度下变形后直接水冷试样的板条组织均较粗大,但经保温弛豫120s处理后,贝氏体束的尺寸明显变小。变形后经保温弛豫处理的试样中分布着许多V（C,N）析出粒子,这些析出物有的在原奥氏体晶界处形成,在钢中主要起到限制高温奥氏体长大的作用,还有些析出粒子在晶粒内部形成,在冷却过程中可以促进贝氏体的形核,细化板条组织。在低碳贝氏体钢中加入V、N元素,冷却后得到的贝氏体板条尺寸明显减小,且屈服强度要比未加V、N的实验钢高出90MPa,维氏硬度也达到了300HV。对于V-N微合金化低碳贝氏体钢,终轧后空冷弛豫25s处理的实验钢,其贝氏体板条尺寸要明显小于未弛豫的试样,且其轧后及回火后的强韧性均要优于未弛豫的实验钢。经终轧弛豫后的实验钢中有较多的V（C,N）析出粒子形成,促进了针状铁素体的形成；通过再结晶细化奥氏体晶粒以及针状铁素体对原奥氏体晶粒的分割作用,细化了组织,改善钢的综合性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 低碳贝氏体钢的早期发展概况及在我国的发展
• 1.2.1 低碳贝氏体钢的早期发展概况
• 1.2.2 低碳贝氏体钢在我国的发展
• 1.2.3 低碳贝氏体钢的应用
• 1.3 低碳贝氏体钢的基础知识
• 1.3.1 低碳贝氏体钢的成分及合金元素的控制
• 1.3.2 低碳贝氏体钢的主要组织类型及与性能的关系
• 1.3.3 低碳贝氏体钢的主要生产工艺
• 1.4 V-N微合金化技术及其在低碳贝氏体钢中的应用研究
• 1.4.1 V在高强度低合金钢中的作用
• 1.4.2 N在钒微合金化钢中的作用
• 1.4.3 V-N微合金化技术的应用
• 1.4.4 V-N的微合金化技术在低碳贝氏体钢中的应用研究
• 1.5 本论文的研究内容、意义及创新点
• 1.5.1 本论文的研究内容和意义
• 1.5.2 论文的创新点
• 第二章 实验材料和方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 连续冷却转变曲线的测定
• 2.2.2 热模拟试验
• 2.2.3 控轧控冷试验
• 2.2.4 硬度测试
• 2.2.5 显微组织观察
• 2.2.6 力学性能测试
• 第三章 试验结果、分析与讨论
• 3.1 实验钢的连续冷却转变特性
• 3.1.1 CCT曲线特征
• 3.1.2 显微组织
• 3.1.3 硬度
• 3.1.4 分析与讨论
• 3.1.5 小结
• 3.2 细化中、低温组织的工艺探讨
• 3.2.1 变形工艺参数对显微组织细化的影响
• 3.2.2 实验钢中V（C,N）粒子的析出
• 3.2.3 形变奥氏体的再结晶
• 3.2.4 分析与讨论
• 3.2.5 小结
• 3.3 实验钢控轧控冷后的组织与性能
• 3.3.1 V、N微合金化技术对低碳贝氏体钢组织及性能的影响
• 3.3.2 V、N微合金化低碳贝氏体钢的晶粒细化研究
• 3.3.3 分析与讨论
• 3.3.4 小结
• 第四章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录: 攻读硕士学位期间的主要科研成果