低合金高强度结构钢(Q345B)高温力学性能研究

低合金高强度结构钢(Q345B)高温力学性能研究

论文摘要

随着我国经济建设的不断发展,低合金高强度结构钢的应用越来越广泛,而Q345B是国内低合金钢中产量最大的钢种之一,具有高强度、高韧性、抗冲击、耐腐蚀等优良性能,所以在实际生产过程中消除铸坯缺陷,改善铸坯质量是保证好的综合性能的基础。低合金高强度结构钢是通过添加微量合金元素,采用控轧控冷工艺来细化晶粒提高钢的强度和韧性。连铸连轧过程中,由于钢中合金元素会有一部分以析出物的形式出现在晶界(如Nb(CN)等合金析出物),使钢的热塑性降低,铸坯易产生表面横裂,角部裂纹等铸坯表面质量缺陷。本文对低合金高强度结构钢Q345B连铸坯进行高温力学性能研究,采用热模拟试验机Gleeble-1500D进行高温单道次压缩和高温拉伸实验,模拟实际生产的拉矫和轧制过程。确定了Q345B结构钢的再结晶激活能和高温脆性区间;分析了高温变形行为特征以及断裂机理,为实际生产高质量高性能的铸坯提供一定的理论指导,具体研究结果如下:Q345B实验钢的热变形方程式可表示为: Z=ε.exp[445150/(8.31T)];峰值激活能和稳态激活能分别为445.15kJ.mol-1和441.96kJ.mol-1。在应变速率为1.5×10-3/s和2.5×10-3/s时,Q345B钢铸坯在800℃时存在明显的第Ⅲ脆性点,表现为塑性最差;在1000℃时,塑性最好;在应变速率为2.0×10-2/s时,出现不太明显的第Ⅱ脆性区间(900-1200℃)。为避免铸坯在矫直时产生裂纹,要求进拉矫机的铸坯表面温度﹥850℃为宜。Q345B实验钢在连铸过程中塑性凹槽谷底温度为800℃。归其原因:一是由低温奥氏体发生相变析出网状铁素体,由于初生铁素体强度较弱,裂纹较易沿铁素体形成;二是奥氏体低温区域钒、钛、铌合金元素的碳氮化物或氮化物在晶界析出,导致晶界脆断。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 引言
  • 1 文献综述
  • 1.1 前言
  • 1.2 低合金高强度钢的发展状况
  • 1.2.1 低合金高强度钢的国外发展概况
  • 1.2.2 低合金高强度钢的国内发展概况
  • 1.2.3 低合金高强度钢的生产工艺
  • 1.2.4 低合金高强度钢分类
  • 1.2.5 元素对低合金高强度钢性能的影响
  • 1.3 Q345B 钢铸坯概况
  • 1.3.1 Q345B 钢铸坯应用背景
  • 1.3.2 Q345B 钢铸坯生产工艺
  • 1.3.3 研究 Q345B 钢铸坯高温力学性能的方法
  • 1.3.4 研究 Q345B 钢铸坯高温力学性能的意义
  • 1.4 制定研究 Q345B 钢铸坯高温力学性能的方案
  • 2 实验方案
  • 2.1 实验材料
  • 2.2 配料计算
  • 2.3 熔炼
  • 2.4 成分测定
  • 3 Q3 45B 连铸坯高温压缩流变性能研究
  • 3.1 实验设备
  • 3.2 实验过程
  • 3.3 实验结果与分析
  • 3.3.1 不同应变率下材料应力应变关系
  • 3.3.2 不同应变率下材料应力应变关系
  • 3.3.3 不同应变程度下材料应力应变关系
  • 3.3.4 应变特征值的确定
  • 3.3.5 形变激活能的推导
  • 3.3.6 流变应力模型的建立与预测
  • 3.4 小结
  • 4 Q34 5B 连铸坯高温拉伸力学性能研究
  • 4.1 实验过程与目的
  • 4.2 实验结果与分析
  • 4.2.1 高温热强度
  • 4.2.2 高温热塑性
  • 4.2.3 高温断口形貌及其组织
  • 4.3 小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 在学研究成果
  • 致谢
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