未再结晶区控轧控冷对含铌钢组织影响研究

论文摘要

随着铌微合金化技术在全世界的迅猛发展,其产品已逐渐向低碳高铌的方向发展。铌微合金钢基本上都需要分别在奥氏体的再结晶区和未再结晶区进行轧制。由于钢中铌含量的显著提高会强烈抑制形变奥氏体再结晶,所以相对于低碳高铌钢运用上述工艺,最直接的结果就是导致成品微观组织的不均匀,出现混晶现象。针对此特点,本文探索性地对铌微合金钢采用完全未再结晶区控轧技术,使整个工艺流程处于奥氏体未再结晶区。研究了在未再结晶区运用不同的控轧控冷工艺对铌微合金钢的再结晶规律、变形带演变规律、相变规律与力学性能的影响。利用热模拟试验机,研究了低碳高铌钢和X70管线钢的原始奥氏体晶粒尺寸与均热温度的关系。试样钢在1100℃以前均热时,由于存在大量未溶的Nb（C,N）等粒子钉扎奥氏体晶界,导致奥氏体组织比较均匀。在1250℃后均热时,由于Nb（C,N）等粒子熟化溶解对晶界钉扎作用减弱,使得奥氏体晶粒尺寸迅速增大。对低碳高铌钢的再结晶规律有比较深入地探究。在其它变形参数恒定时,随着变形温度的升高、变形速率的减小,试样更容易发生动态再结晶。然而,较大的变形量、较高的变形温度、较高的应变速率与细小的原始奥氏体却有利于促使试样发生静态再结晶。结果表明低碳高铌钢在1000℃以2s-1变形40%时,能保证试样在初轧阶段就处于奥氏体未再结晶区。在奥氏体未再结晶区内采用不同的控轧工艺,得出在大变形量、高应变速率、低变形温度、小晶粒尺寸下越易产生均匀的变形带组织。在奥氏体未再结晶区内采用不同的控冷工艺,研究结果表明低温变形与较高的应变速率能促进铁素体相变的发生,高温变形对贝氏体相变有促进作用。随着变形量的增加,铁素体的转变量增加,显微硬度呈降低趋势。奥氏体变形程度的加剧抑制了板条状贝氏体的形核生长,使得贝氏体的形貌逐渐由板条状变为粒状。在冷速较慢时,形成铁素体与珠光体组织。冷速大于5℃/s时,出现了细小的粒状贝氏体组织,随着冷速的加快,贝氏体铁素体纵向长大的速率高于横向长大的速率,导致在高冷速条件下生成板条状贝氏体,显微硬度随着冷速加快逐渐增加。通过轧制试验,获得了均匀而细小的金相组织,消除了铌微合金钢在生产中的混晶问题。随道次的增加Nb（C,N）析出物更加细小与弥散,起到很好的析出强化作用。在低碳高铌钢的力学数据中,Rm最低为643MPa,Rp0.2最低为556MPa,Rp0.2/Rm最低为0.83,断后延伸率为22～25%,使低碳高铌钢的各项力学性能指标均达到高级管线钢的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 含铌微合金钢概述
• 1.2.1 铌在钢中的作用
• 1.2.2 铌在钢中的固溶
• 1.2.3 铌的碳氮化物的析出方式及作用规律
• 1.3 铌微合金钢再结晶规律研究
• 1.3.1 含铌钢的动态再结晶研究
• 1.3.2 含铌钢的静态再结晶研究
• 1.4 控制轧制与控制冷却技术
• 1.4.1 控轧控冷的机制
• 1.4.1.1 控制轧制
• 1.4.1.2 控制冷却
• 1.4.2 控轧控冷中奥氏体与铁素体的组织变化
• 1.4.3 控轧控冷的主要方法
• 1.4.3.1 控制轧制
• 1.4.3.2 控制冷却
• 1.5 铌微合金钢的混晶问题
• 1.5.1 混晶组织
• 1.5.2 混晶原因分析与解决方案
• 1.6 低碳高铌钢研究进展
• 1.6.1 低碳高铌钢研究现状
• 1.6.2 低碳高铌钢的合金设计原理
• 1.6.3 HTP技术概述
• 1.7 研究目的、主要研究内容及课题来源
• 第二章 试验材料及方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验方法
• r3（奥氏体向铁素体转变温度）的确定'>2.2.1 A_r3（奥氏体向铁素体转变温度）的确定
• 2.2.2 Tnr（奥氏体未再结晶温度）的确定
• 2.2.3 热模拟试验和实验室轧钢试验
• 2.2.4 组织观察与性能测试
• 2.2.4.1 微观组织观察
• 2.2.4.2 力学性能测试
• 第三章 铌微合金钢的奥氏体再结晶规律研究
• 3.1 前言
• 3.2 试验方法
• 3.2.1 加热试验
• 3.2.2 奥氏体动态再结晶的试验工艺
• 3.2.3 奥氏体静态再结晶的试验工艺
• 3.3 原始奥氏体晶粒尺寸与等温温度的关系
• 3.4 奥氏体动态再结晶规律研究
• 3.4.1 变形温度对低碳高铌钢的流变应力与显微组织的影响
• 3.4.1.1 变形温度对低碳高铌钢的流变应力的影响
• 3.4.1.2 变形温度对低碳高铌钢显微组织的影响
• 3.4.2 应变速率对低碳高铌钢的流变应力与显微组织的影响
• 3.4.2.1 应变速率对低碳高铌钢的流变应力的影响
• 3.4.2.2 应变速率对低碳高铌钢显微组织的影响
• 3.4.3 动态再结晶发生的临界条件的确定
• 3.5 奥氏体静态再结晶规律研究
• 3.5.1 双道次变形法
• 3.5.2 变形量对静态再结晶的影响
• 3.5.3 变形温度对静态再结晶的影响
• 3.5.4 应变速率对静态再结晶的影响
• 3.5.5 原始奥氏体晶粒尺寸对静态再结晶的影响
• 3.6 本章小结
• 第四章 未再结晶区控轧控冷工艺对含铌钢组织与性能的影响
• 4.1 引言
• 4.2 试验材料与方法
• 4.2.1 试验材料
• 4.2.2 热模拟与实验轧制试验工艺及制度
• 4.3 热变形参数对铌微合金钢的变形带演变规律的影响
• 4.3.1 变形量对变形带演变规律的影响
• 4.3.2 变形温度对变形带演变规律的影响
• 4.3.3 应变速率对变形带演变规律的影响
• 4.3.4 晶粒尺寸对变形带演变规律的影响
• 4.4 热变形参数对低碳高铌钢的组织与性能的影响
• 4.4.1 变形温度对试验钢组织性能的影响
• 4.4.2 应变速率对试验钢组织性能的影响
• 4.4.3 变形量对试验钢组织性能的影响
• 4.4.4 冷却速度对试验钢组织性能的影响
• 4.4.5 低碳高铌钢轧制试验研究
• 4.4.5.1 试验钢的显微组织
• 4.4.5.2 试验钢的第二相析出规律
• 4.4.5.3 试验钢的力学性能分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 硕士期间发表的文章