微合金非调质钢40Mn2V变形抗力及再结晶的研究

论文摘要

微合金非调质钢的研发与应用,简化了生产工艺流程,节约了能源,是现在工业的重要产品之一,具有广阔的发展前景。本文结合衡阳钢管有限公司生产的微合金非调质无缝钢管40Mn2V的生产实际,对其高温变形过程中的变形抗力和动态再结晶以及第二相析出情况进行了研究,为实际生产提供了可靠的理论依据。本文共设计了14个不同的变形条件,近似模拟40Mn2V钢管的实际生产变形过程。通过在Gleeble-1500热模拟试验机上,测得各变形条件下的真应力-应变曲线,来研究变形条件对变形抗力和动态再结晶的影响。结合显微组织观察和透射电镜观察,分析再结晶晶粒和原始晶粒的大小以及第二相析出情况。研究结果表明,40Mn2V钢的高温变形过程,是加工硬化和高温软化的综合作用过程,温度越高、变形速率越低,变形抗力越小。变形抗力σ的对数值lnσ随温度T和变形速率对数值lnε的增加,分别成线性减少和增加,变形抗力值σ与变形程度ε的成非线性关系。根据周纪华、胡克智提出的变形抗力模型公式,用Matlab软件对测得数据进行综合回归,拟合出了微合金非调质钢40Mn2V的变形抗力公式,拟合度R为0.9663,拟合较好。根据真应力-应变曲线,只有当变形量足够大时,才能发生和完成动态再结晶,温度越高、变形速率越低,动态再结晶越容易。根据经验公式和试验数据,求出40Mn2V钢的动态再结晶激活能Qd为382.2168KJ/mol,比低碳钢再结晶激活能287KJ/mol高出95.2KJ/mol。将Zener-Hollomen因子Z引入,简化了动态再结晶图,因子Z越小,动态再结晶越容易。因子Z越大,动态再结晶晶粒尺寸越小,细化效果越强。透射电镜观察表明,在800℃～950℃范围内有V和Ti的碳氮化合物析出,这些析出物不仅提高了变形抗力,且显著地提高了动态再结晶激活能,阻碍了动态再结晶行为。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 微合金非调质钢
• 1.1.1 微合金非调质钢的分类及特点
• 1.1.2 微合金非调质钢的发展及展望
• 1.1.2.1 国外微合金非调质钢的发展及应用
• 1.1.2.2 我国微合金非调质钢的发展现状及展望
• 1.1.3 合金元素在微合金非调质钢中的作用
• 1.1.3.1 微合金元素在微合金非调质钢中的影响
• 1.1.3.2 其它合金元素在微合金非调质钢中的作用
• 1.2 变形抗力的研究
• 1.2.1 变形抗力的影响因素
• 1.2.1.1 变形温度的影响
• 1.2.1.2 变形速率的影响
• 1.2.1.3 变形程度的影响
• 1.2.1.4 微合金元素对变形抗力的影响
• 1.2.2 变形抗力模型
• 1.2.2.1 变形抗力数学模型建立的原则
• 1.2.2.2 变形抗力数学模型的研究
• 1.3 奥氏体再结晶
• 1.3.1 奥氏体再结晶概念及驱动力
• 1.3.2 真应力与真应变曲线
• 1.3.3 动态再结晶的影响因素
• 1.3.3.1 原始晶粒尺寸
• 1.3.3.2 变形条件
• 1.3.3.3 微合金元素对动态再结晶的影响
• 1.3.4 动态再结晶程度及晶粒尺寸
• 1.4 第二相析出相关理论
• 第二章 试验研究方法
• 2.1 试验目的
• 2.2 试验材料
• 2.3 试验方法及过程
• 2.3.1 热模拟试验
• 2.3.2 显微组织观察试验
• 2.3.3 透射电镜观察试验
• 第三章 微合金非调质钢40Mn2V变形抗的研究
• 3.1 真应力－应变曲线
• 3.2 变形条件对变形抗力的影响
• 3.2.1 变形温度对变形抗力的影响
• 3.2.2 变形速率对变形抗力的影响
• 3.2.3 变形程度对变形抗力的影响
• 3.3 变形抗力模型
• 第四章 微合金非调质钢40Mn2V动态再结晶的研究
• 4.1 真应力－应变曲线分析
• 4.2 变形条件对动态再结晶的影响
• 4.2.1 变形温度的影响
• 4.2.2 变形速率的影响
• 4.2.3 变形量的影响
• 4.3 动态再结晶激活能
• 4.4 动态再结晶图
• 4.5 动态再结晶晶粒度
• 第五章 微合金非调质钢40Mn2V第二相析出分析
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士研究生在读期间发表的文章