超快冷下钒微合金化大梁钢组织性能的研究与工艺开发

论文摘要

汽车大梁板必须具有一定的冲击韧性、较高的横向冷弯性能和抗凹性能,同时要求尺寸精度高、板形好。微合金元素钒在钢中能起到很大的强化作用,并且成本相对较低,再配合超快冷工艺,促进微合金元素钒在铁素体中大量析出,充分发挥微合金元素钒的析出强化和细晶强化作用,为生产过程实现减量化创造条件。钒微合金化钢已经越来越多地被应用到汽车大梁钢的生产中,钒氮微合金化通过优化钒微合金的析出和细化铁素体晶粒,优化钢强度与韧性的配合,其实现了兼顾安全性与节能性的目标,应用前景非常广泛。论文主要工作及研究成果如下：(1)以攀钢大梁钢P510L作为研究对象,采用单道次压缩实验,研究变形温度、变形程度和变形速率对实验钢变形抗力的影响规律,建立实验钢的动态再结晶热变形方程及变形抗力数学模型；采用双道次压缩实验,研究实验钢奥氏体区热变形后等温保持时间里的静态再结晶行为,绘制实验钢的静态软化率曲线。(2)以氮含量为0.0160%的钒微合金化钢为研究对象,进行奥氏体连续冷却相变的研究,实验钢的铁素体相变开始温度区间为：730℃～622℃,珠光体相变开始温度区间为：713℃～602℃,贝氏体相变开始温度区间为：583℃～458℃。(3)通过碳氮化钒的固溶度积公式和动力学方程,建立微合金元素钒含量为0.08%时,氮含量分别为0.0055%、0.0107%、0.0160%和0.0193%的四种钒微合金化钢在奥氏体和铁素体中的溶解与析出动力学模型,得到不同氮含量钒微合金化钢最快析出温度。(4)以促进碳氮化钒在铁素体中析出从而实现细化铁素体晶粒和沉淀强化作用为思路,制定合理的控轧控冷工艺,采用“再结晶区控轧”和“超快速冷却技术”,在实验室进行热轧试验,开发出不同氮含量钒微合金化钢获得最佳力学性能和组织的热轧工艺。并通过对四种不同氮含量实验钢的热轧实验结果与相应碳氮化钒的析出动力学模型进行比较,验证碳氮化钒析出动力学模型的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 汽车大梁钢概述
• 1.2.1 大梁钢的发展及应用现状
• 1.2.2 大梁钢的显微组织结构及其生产工艺
• 1.3 超快速冷却技术
• 1.3.1 控制轧制和控制冷却技术理论
• 1.3.2 超快速冷却技术
• 1.4 钒微合金化钢
• 1.4.1 微合金化概述
• 1.4.2 微合金化钢的强韧化机理
• 1.4.3 钒在钢中的作用
• 1.5 本文研究内容和研究背景
• 1.5.1 研究背景
• 1.5.2 研究内容
• 第2章 奥氏体高温变形行为和连续冷却转变行为的研究
• 2.1 奥氏体的动态再结晶行为研究
• 2.1.1 实验材料及实验设备
• 2.1.2 实验方法
• 2.1.3 实验结果及分析
• 2.2 奥氏体的静态再结晶行为研究
• 2.2.1 实验材料及实验设备
• 2.2.2 实验方法
• 2.2.3 实验结果及分析
• 2.3 奥氏体的连续冷却转变行为研究
• 2.3.1 实验材料及实验设备
• 2.3.2 实验方法
• 2.3.3 实验结果及分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 微合金元素钒的溶解与析出动力学
• 3.1 微合金元素钒的溶解动力学
• 3.2 微合金元素钒的析出动力学
• 3.2.1 微合金元素钒在奥氏体中的析出模型
• 3.2.2 微合金元素钒在铁素体中的析出模型
• 3.3 氮含量对碳氮化钒的析出和组织性能的影响
• 3.4 钒在铁素体中的析出机制
• 3.5 本章小结
• 第4章 钒微合金化大梁钢热轧实验
• 4.1 实验目的和实验材料
• 4.1.1 实验目的
• 4.1.2 实验材料
• 4.1.3 实验设备
• 4.2 摸索终轧温度影响规律的热轧实验
• 4.2.1 实验方案
• 4.2.2 实验结果与分析
• 4.3 摸索卷取温度影响规律的热轧实验
• 4.3.1 实验方案
• 4.3.2 试验结果与分析
• 4.4 氮含量对钒微合金化钢组织性能的影响
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢