700MPa级高强度微合金钢生产技术研究

论文题目: 700MPa级高强度微合金钢生产技术研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 材料加工工程

作者: 陆匠心

导师: 王国栋,刘相华

关键词: 高强度低合金钢,热连轧,高屈服强度,析出强化,工业生产

文献来源: 东北大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本论文研究屈服强度700MPa高强度微合金钢(以下简称BS700MC)的物理冶金机理和工业生产技术。 合理的成分是保证BS700MC性能的基础。BS700MC既要求高的强度,又要求具有良好的成形性能、低温冲击性能和焊接性能,同时还要考虑批量生产时的轧机负荷问题。因此,BS700MC采用Nb、Ti复合添加的微合金钢成分体系,以析出强化为主,辅以相变强化和细晶强化,实现了轧制时的低变形抗力和产品的高强度,使宝钢大批量生产BS700MC成为可能。Ti是BS700MC主要的析出强化元素,实验室试验表明,在一定的工艺条件下,0.1%的Ti可以带来200MPa以上的强度提高,但随着Ti含量的提高,BS700MC的强度对卷取温度的变化更加敏感。Mo的加入抑制了多边形铁素体的生成,可以在较高的温度形成非多边形铁素体,不仅带来位错强化,而且有利于析出强化更大限度的发挥。所以,即使加入少量的Mo也会产生很大的强化效果。 通过单道次压缩热模拟试验,得到了BS700MC的真应力-真应变曲线。BS700MC的应力值随着变形速率的加大、温度的降低和变形程度的增大而升高。由于含较多的Nb元素,在试验给定的条件下,没有发现有动态再结晶发生。利用蠕变方程,建立了BS700MC的高温流变应力模型并预测了不同速率和温度下的流变应力,预测结果与实侧值符合很好。 为论证宝钢2050轧机能够生产BS700MC高强度热轧钢板,通过热模拟试验对比了三种钢的变形抗力。分析表明,BS700MC在900～950℃变形抗力与50公斤级结构钢在800～850℃的轧制变形抗力接近,这说明,采用较高终轧温度,在宝钢2050生产线进行工业生产是可行的。 加热温度对以析出强化为主的BS700MC强度影响很大。试验研究表明,合理的加热温度必须保证连铸板坯中已经存在的大量碳、氮化物析出能够在加热过程中充分溶解。在 1150℃～1250℃之间,加热温度每上升 50℃,强度提高近100MPa。由于细晶强化和析出强化的交互作用,终轧温度对强度的影响不明显。

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摘要

Abstract

1 绪论

1.1 引言

1.2 微合金钢技术的发展

1.3 微合金钢的强韧化理论

1.3.1 晶粒细化

1.3.2 析出强化

1.3.3 相变强化

1.3.4 固溶强化

1.3.5 位错和亚结构强化

1.4 控轧控冷工艺

1.4.1 奥氏体再结晶区域轧制

1.4.2 奥氏体未再结晶区域轧制

1.4.3 奥氏体和铁素体两相区轧制

1.4.4 控制冷却的强韧性机理

1.5 微合金元素在控制轧制和控制冷却中的作用

1.5.1 铌在控轧控冷中的作用

1.5.2 钒在控轧控冷中的作用

1.5.3 钛在控轧控冷中的作用

1.5.4 微合金元素的碳氮化物在控轧控冷中的作用

1.6 国内外研究进展

1.7 研究的目的、意义和内容

1.7.1 研究的目的、意义

1.7.2 研究内容

2 成分设计和关键元素对BS700MC性能影响研究

2.1 成份设计思路

2.2 Ti元素的影响

2.3 Mo元素的影响

2.3.1 实验室炼钢热轧试验

2.3.2 热模拟试验及其结果

2.3.3 试验结果分析

2.4 本章小结

3 BS700MC高温变形行为研究

3.1 实验方法

3.2 实验结果及分析

3.2.1 试验钢的真应力—真应变曲线

3.2.2 用蠕变方程预测高强度微合金钢流变应力的方法

3.2.3 激活能和蠕变方程中其它参数确定

3.3 本章小结

4 宝钢轧制700MPa高强板的可行性分析

4.1 变形抗力测试试验方案

4.2 变形抗力测试结果

4.3 变形抗力测试结果分析

4.4 本章小结

5 热轧生产工艺对BS700MC性能影响研究

5.1 加热温度的影响研究

5.2 轧制温度对性能的影响研究

5.3 轧后冷却速度的影响

5.4 卷取温度及卷取后冷却对性能的影响研究

6 BS700MC微合金碳氮化物析出的热模拟试验研究

6.1 引言

6.2 试验方法及材料

6.2.1 试验材料、成分

6.2.2 试验方法及试样制备

6.3 实验结果

6.3.1 微合金碳氮化物在奥氏体中的沉淀析出

6.3.2 微合金碳氮化物在铁素体中的沉淀析出

6.4 本章小结

7 BS700MC的工业生产技术研究

7.1 第一次和第二次工业试制

7.1.1 工业试制的成份设计和实绩

7.1.2 工业试制的工艺设计和实绩

7.1.3 两轮工业试制结果

7.1.4 第一次、第二次工业试制失败原因分析

7.2 第三次工业试制

7.2.1 生产过程控制情况

7.3 BS700MC批量生产性能实绩

7.3.1 BS700MC性能实绩统计

7.4 BS700MC与瑞典DOMAX700MC性能比较

7.5 BS600MC的工业生产

7.5.1 BS600MC性能实绩统计

7.5.2 BS600MC的性能

7.6 BS高强钢生产过程中易出现的问题及对策

7.6.1 锯齿裂问题

7.6.2 加热温度低问题

7.6.3 中心剪切开裂问题

7.7 本章小结

8.BS700MC高强度焊接性能的研究

8.1 宝钢BS700MC的焊接性评价

8.2 BS700MC钢的异种钢焊接评价

8.2.1 异种钢对接试验

8.2.2 异种钢角接试验

8.3 BS700MC配套焊接材料选择及接头性能

8.3.1 焊接接头拉伸性能

8.3.2 硬度

8.3.3 BS700MC钢板焊接接头弯曲性能

8.3.4 BS700MC钢板焊接接头冲击试验结果

8.3.5 推荐的焊接工艺

8.4 采用国内JN-70焊丝进行8mm厚BS600MC焊接试验

8.4.1 焊接条件

8.4.2 焊接试板表观检查及探伤

8.4.3 焊接接头的常规力学性能

8.4.4 焊接接头的硬度及组织比较

8.5 高强度热轧钢BS700MC焊接接头应变时效研究

8.5.1 母材的应变时效试验数据

8.5.2 焊接接头的应变时效试验数据

8.5.3 应变时效试验小结

8.6 高强热轧钢BS700MC焊接接头的疲劳特性研究

8.6.1 试验材料及焊接接头形式

8.6.2 疲劳特性测试方法

8.6.3 疲劳试验结果

8.6.4 疲劳试验结果对比

8.6.5 焊接接头疲劳试验小结

8.7 本章小结

9 700MPa冷轧耐候钢板的实验室研究

9.1 第一轮实验室试制

9.1.1 设计成分

9.1.2 炼钢成份

9.1.3 热轧工艺

9.1.4 退火工艺和性能

9.1.5 分析与讨论

9.2 第二轮实验室试制

9.2.1 设计成份

9.2.2 炼钢成份

9.2.3 热轧工艺

9.2.4 退火工艺和性能

9.2.5 TQ对屈服强度的影响

9.2.6 TA对屈服强度的影响

9.2.7 Vc对屈服强度的影响

9.3 本章小结

10 结论

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文

致谢

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发布时间: 2005-09-07

参考文献

• [1].微合金钢连铸坯第二相粒子析出机理与表面裂纹控制研究[D]. 曾亚南.北京科技大学2015
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