N、C在SWRH82B钢中的存在形式及对组织和性能的影响

论文摘要

高强度低松弛预应力钢绞线是公路、铁路、建筑、桥梁和一些大型场馆等建设必须的结构材料,作为其原材料的SWRH82B钢盘条的质量对钢绞线的性能有着直接的影响,因此研究SWRH82B钢盘条具有十分重要的意义,本文所用材料由首钢水城钢铁集团有限公司提供。本文主要研究C和N元素在SWRH82B钢中的存在形式及对组织和力学性能的影响。根据铁氮相图、铁碳相图以及SWRH82B的成分可以确定氮、碳在钢中主要以四种形式存在。通过透射电镜观察可知,含氮量不同的两种盘条其析出物的尺寸及数量不同,但两种盘条的析出物位置大都位于原奥氏体晶界和位错线上。通过金相显微镜观察可知,低氮铸坯和高氮铸坯的中心位置均有细微缩孔,显微组织中有网状二次渗碳体,但是两种盘条中的组织大部分是索氏体,除此之外含有少量珠光体和铁素体,未发现明显的二次渗碳体。拉伸试验结果表明,高氮盘条的屈服强度、抗拉强度比低氮盘条高,但延伸率和断面收缩率有所降低。通过扫描电镜和能谱分析可知,高氮盘条的拉伸断口上有更多的夹杂物,两种盘条的断口面上都有富含Al、Si的大块夹杂物。经过化学分析和荧光分析结果确定了钢中的C、Mn、Si、V、Cr等元素的偏析在正常范围内。加热温度为800℃、保温时间为30min的工艺不能使奥氏体均匀化,也不能使原先铸坯组织中的二次渗碳体溶解,加热温度为900℃、保温2h可以使钢中奥氏体化程度均匀。通过热模拟试验可知冷却速度对组织有着非常重要的影响,为确定合理的冷却速度提供一定的依据。对经过热模拟试验处理的试样进行硬度分析,可知随着冷却速度的提高其硬度值不断增大,但对同一冷速不同氮含量的铸坯来讲,低氮铸坯的硬度值较高。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 国内外线材生产的发展情况
• 1.1.1 国外线材生产的发展情况
• 1.1.2 国内线材生产的发展情况
• 1.2 SWRH82B 盘条的生产流程
• 1.2.1 水钢SWRH82B 盘条生产流程
• 1.2.2 浇注前的生产流程解析
• 1.2.3 连铸连轧过程
• 1.2.4 控轧控冷工艺
• 1.3 SWRH82B 钢中各元素的作用
• 1.3.1 微合金元素的作用
• 1.3.2 其它元素的作用
• 1.4 本课题研究的背景和意义
• 1.5 本课题研究的内容
• 2 试验材料及方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 钢中氮元素分析
• 2.2.2 透射电镜分析
• 2.2.3 金相组织分析
• 2.2.4 拉伸试验
• 2.2.5 扫描电镜分析
• 2.2.6 能谱分析
• 2.2.7 化学分析
• 2.2.8 荧光分析
• 2.2.9 退火试验
• 2.2.10 正火试验
• 2.2.11 热模拟试验
• 2.2.12 洛氏硬度试验
• 3 N 在 SWRH82B 钢中的存在形式
• 3.1 Fe-N 二元相图
• 3.2 SWRH82B 钢中氮含量的测定
• 3.3 VC 和VN 在SWRH82B 钢中的固溶度积
• 3.3.1 V 在奥氏体和铁素体中的最大溶解度
• 3.3.2 盘条1 固溶度积计算结果
• 3.3.3 盘条2 固溶度积计算结果
• 3.4 SWRH82B 钢中碳氮化钒的析出
• 3.5 本章小结
• 4 N 对 SWRH82B 钢组织和性能的影响
• 4.1 SWRH82B 钢的微观组织
• 4.2 SWRH82B 盘条的力学性能
• 4.3 拉伸断口扫描电镜分析
• 4.3.1 断裂的类型
• 4.3.2 断口的SEM 分析
• 4.4 断口能谱分析
• 4.5 本章小结
• 5 碳的分布状态及盘条热处理工艺
• 5.1 Fe-C 二元相图
• 5.2 SWRH82B 盘条横截面上C 的分布
• 5.3 元素荧光分析
• 5.4 各元素对形成不良组织的影响
• 5.5 SWRH82B 钢热处理试验
• 5.5.1 第一次退火试验
• 5.5.2 第一次正火试验
• 5.5.3 第二次退火试验
• 5.5.4 第二次正火试验
• 5.6 SWRH82B 钢热模拟试验
• 5.6.1 热模拟试验方案的设计
• 5.6.2 温度时间曲线及应力应变曲线
• 5.6.3 冷却速度对SWRH82B 组织的影响
• 5.6.4 冷却速度对SWRH82B 硬度的影响
• 5.7 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录