稀土对Mn-RE系贝氏体钢相变动力学及组织的影响

论文摘要

本文系统地研究了稀土对Mn-RE系贝氏体钢等温相变和连续冷却过程中非等温相变的动力学的影响,探讨固态相转变过程中贝氏体的形核与长大机理及组织演变过程;并在此基础上,建立了Mn-RE系贝氏体钢等温条件下贝氏体相变的TTT图和连续冷却过程中相变的CCT图,为建立Mn-RE系贝氏体钢在热加工过程的组织及亚结构细化问题及其对应强韧性之间的关系奠定了基础。稀土对Mn-RE系贝氏体钢等温淬火组织形态产生较大影响。当在低的温度等温时（在Mf～Ms之间）,容易形成条束状贝氏体;随着等温温度的升高,往往获得粒状贝氏体,稀土不仅能阻碍粒状贝氏体的形成,还能明显细化等温淬火组织;当等温温度达到500℃,开始形成岛状贝氏体。采用不同温度下中断空冷淬火的方法研究了稀土对Mn-RE系贝氏体钢中贝氏体相变的影响。稀土含量增加,Bs点由380℃降为350℃,残留奥氏体量的增多,贝氏体铁素体的体积分数减小,显微硬度值略微升高。稀土对贝氏体激发形核和台阶生长之间的竞争也产生了重要的影响,增加稀土的量,贝氏体亚结构的细化程度更加明显,细小的亚片条、亚单元之间被稳定的残留奥氏体薄膜所分割,最终形成贝氏体多层次精细结构。稀土使CCT曲线右移和下移,提高了钢的淬透性。在贝氏体转变区,随冷速增加,1#钢铁素体量急速下降,粒状贝氏体增多;当冷速超过40℃/min时,粒状贝氏体向条状贝氏体转化;冷速对2#钢中铁素体体积分数影响不大,主要是由粒状贝氏体向条束状贝氏体转化,而且组织明显细化。稀土可使Mn-Re系贝氏体钢中相结构因子nA和FCD的值同时增大,形成以RE为中心的偏聚单元,并在相变过程中阻碍C的扩散,造成Fe-C-M偏聚结构单元对相变的阻力增加,因而延迟了贝氏体转变,同时细化了贝氏体组织。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 Mn-RE系贝氏体钢概述
• 1.2 钢中贝氏体的分类
• 1.3 合金元素对贝氏体相变的影响
• 1.4 稀土在贝氏体钢中的作用
• 1.5 贝氏体钢的相变动力学
• 1.5.1 贝氏体钢的等温相变动力学
• 1.5.2 贝氏体钢的变温相变动力学
• 1.6 研究目的和意义
• 第二章 研究方案及实验方法
• 2.1 研究内容
• 2.2 研究方案
• 2.2.1 冶炼方法及成分
• 2.2.2 等温相变动力学
• 2.2.3 变温相变动力学
• 2.2.4 金相分析和硬度测试
• 2.2.5 贝氏体体积分数和残余奥氏体量的测定
• 2.2.6 透射电子显微镜观察（TEM）和微区成分分析
• 第三章 稀土对Mn-RE系贝氏体钢等温动力学的影响
• 3.1 稀土对Mn-RE系贝氏体钢等温转变动力学曲线的影响
• 3.1.1 稀土对Mn-RE系贝氏体钢在Mf～Ms点之间等温动力学影响
• 3.1.2 稀土对Mn-RE系贝氏体钢在Ms点以上等温动力学影响
• 3.2 稀土对等温动力学方程的影响
• 3.3 稀土对Mn-RE系贝氏体钢等温转变过程中显微硬度的影响
• 3.4 小结
• 第四章 稀土对Mn-RE系贝氏体钢等温转变过程中显微组织的影响
• 4.1 300℃等温的组织演变规律
• 4.2 350℃等温的组织演变规律
• 4.3 400℃等温的组织演变规律
• 4.4 450℃等温的组织演变规律
• 4.5 500℃等温的组织演变规律
• 4.6 稀土对TTT图的影响
• 4.7 本章小结
• 第五章 稀土对Mn-RE系贝氏体钢变温动力学的影响
• 5.1 稀土对CCT图的影响
• 5.2 稀土对临界点的影响
• 5.3 稀土对贝氏体体积分数及硬度影响
• 5.4 稀土对宏观相变动力学的影响
• 5.5 稀土对Mn-RE系贝氏体钢中残余奥氏体稳定性的影响
• 5.6 稀土对贝氏体宏观组织形貌的影响
• 5.7 中断淬火组织及硬度研究
• 5.7.1 中断空冷淬火的组织形貌
• 5.7.2 不同温度下中断淬火的HRC变化规律
• 5.8 小结
• 第六章 连续冷却过程中稀土对Mn-RE系贝氏体钢精细结构的影响
• 6.1 稀土在中断空冷淬火时的亚结构细化规律
• 6.2 稀土对空冷Mn-RE系贝氏体钢的亚结构细化规律
• 6.3 连续冷却时贝氏体激发形核—台阶长大模型
• 6.4 本章小结
• 第七章 稀土对Mn-RE系贝氏体钢相结构因子的影响
• 7.1 相结构因子对C曲线的影响
• 7.2 相结构因子对连续冷却时贝氏体形态的影响
• 7.3 相结构因子对亚结构的影响
• 7.4 本章小结
• 第八章 结论
• 本文主要创新点与应用价值
• 致谢
• 参考文献
• 附录