780MPa级热轧双相车轮钢控轧控冷工艺研究

论文摘要

热轧双相钢以优异的综合性能使其广泛的应用于汽车、建筑、船舶和石油等领域。传统工艺生产的Cr-Mo系热轧双相钢的成本较高,而Mn-Si系热轧双相钢则存在工艺参数控制困难的问题,并且都以550-600MPa为主。对于汽车而言,车轮是极其重要的部件之并在行驶过程中承受着复杂的交变载荷作用,随着汽车轻量化需求的不断增加,迫切需要对商用车车轮的材料性能进行升级换代和改进。本文根据商用车车轮对性能的要求以及低成本需求,以低C、高Si-Mn为基础,添加少量的微合金元素Ti,并结合合理的控轧控冷工艺,研制低成本高性能商用车车轮用钢DP780。论文的主要工作与研究成果如下：（1）通过单道次压缩实验,对实验钢的动态再结晶行为进行研究,回归其动态再结晶模型及变形抗力模型。实验钢动态再结晶激活能Q=383.97kJ/mol,得到的数学模型具有良好的精度。（2）采用静态/动态连续冷却转变实验,绘制实验钢的静态/动态CCT曲线,研究冷却速率、变形对相变行为的影响。变形促进铁素体和珠光体的转变,增大铁素体及贝氏体转变的临界冷却速率,马氏体转变的临界冷却速率为15℃/s。（3）利用热轧实验对实验钢的控轧控冷工艺进行研究,分析终轧温度、弛豫开始温度、弛豫时间及卷取温度对组织性能的影响。低温卷取型（100-350℃）组织为F+M,抗拉强度为780-830MPa,屈强比小于0.70,延伸率在19%左右；中温卷取型（400-500℃）组织为F+B,抗拉强度在760MPa左右,屈强比在0.82,延伸率在23%。（4）通过成形和冲击实验,对实验钢的冷弯性能、扩孔性能和冲击性能进行研究。在d=a,弯曲角度=180°的条件下,在低温卷取和中温卷取的冷弯性能均优异；低温卷取和中温卷取的扩孔率分别为40%和60%左右。（5）通过析出物分析及强化机制计算,对TiC析出行为和强化机制对实验钢强度的贡献量进行了研究。TiC大量析出的温度为700-730℃,尺寸均在10nnm以下。实验钢的强化机制有固溶强化、位错强化、细晶强化、析出强化及相变强化。（6）综合分析以上实验结果,确定适宜的轧制工艺参数,为下一步的研究提供必要的理论基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 汽车用高强度钢简介
• 1.2.1 双相钢的显微组织
• 1.2.2 双相钢的性能
• 1.2.3 双相钢的生产工艺及特点
• 1.3 影响双相钢组织性能的因素
• 1.3.1 合金元素对双相钢组织性能的影响
• 1.3.2 控制轧制控制冷却工艺对双相钢组织性能的影响
• 1.4 双相钢的强化机制
• 1.5 汽车用双相钢的研究进展及存在的问题
• 1.5.1 国外双相钢研究进展
• 1.5.2 国内双相钢研究进展
• 1.5.3 目前双相钢存在的问题及解决措施
• 1.6 课题研究的目的、意义和内容
• 第2章 奥氏体再结晶行为研究及变形抗力模型建立
• 2.1 研究方法
• 2.1.1 实验钢的成分设计
• 2.1.2 实验方法及工艺设计
• 2.2 奥氏体动态再结晶行为研究
• 2.2.1 实验钢的应力-应变曲线
• 2.2.2 实验钢动态再结晶模型的确定
• 2.3 变形抗力模型建立
• 2.3.1 变形抗力的影响因素
• 2.3.2 变形抗力数学模型的建立
• 2.4 本章小结
• 第3章 奥氏体连续冷却转变规律研究
• 3.1 研究方法及工艺设计
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验工艺设计
• 3.2 实验结果
• 3.3 CCT曲线分析与比较
• 3.3.1 冷却速率和变形对显微硬度的影响
• 3.3.2 冷却速率和变形对显微组织的影响
• 3.3.3 冷却速率和变形对相变温度的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 实验室轧制工艺研究
• 4.1 实验材料及方法
• 4.2 TMCP工艺设计
• 4.3 低温卷取型组织性能分析
• 4.3.1 热轧工艺及力学性能
• 4.3.2 终轧温度对组织性能的影响
• 4.3.3 弛豫开始温度对组织性能的影响
• 4.3.4 弛豫时间对组织性能的影响
• 4.3.5 卷取温度对组织性能的影响
• 4.3.6 低温卷取型工艺的选取
• 4.4 中温卷取型组织性能分析
• 4.4.1 热轧工艺及力学性能
• 4.4.2 轧制参数对组织性能的影响
• 4.5 TiC析出行为的研究
• 4.5.1 研究方案
• 4.5.2 实验结果
• 4.5.3 实验结果分析
• 4.5.4 TiC析出的控制
• 4.6 实验钢的强化机制
• 4.6.1 固溶强化（基体）的贡献
• 4.6.2 位错强化的贡献
• 4.6.3 细晶强化的贡献
• 4.6.4 析出强化的贡献
• 4.6.5 相变强化的贡献
• 4.7 本章小结
• 第5章 成形性能及冲击性能研究
• 5.1 研究方法
• 5.2 冷弯性能分析
• 5.3 扩孔性能分析
• 5.3.1 低温卷取型扩孔性能
• 5.3.2 中温卷取型扩孔性能
• 5.4 冲击性能分析
• 5.4.1 低温卷取工艺下的冲击韧性
• 5.4.2 中温卷取工艺下的冲击韧性
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论
• 意见和建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间完成的论文