V对低合金Mn系空冷贝氏体钢组织与性能的影响

论文摘要

Mn系空冷贝氏体钢具有强韧性好、成本低、工艺简单、节约能源、减少环境污染等突出优点，在众多领域得到了越来越广泛的应用。V和Ti作为微合金元素通常被加入钢中并与控轧控冷工艺相结合，通过细化晶粒和第二相弥散析出实现钢的强韧化，广泛应用于管线钢等高强度低合金钢中。本文利用V微合金化技术与Mn系空冷贝氏体钢的相变理论结合，系统研究合金元素V在空冷及回火状态下对低合金Mn系空冷贝氏体钢的强韧性能、组织和相变的影响；利用TEM结合EDS技术研究了实验钢中V的析出物形貌、分布、尺寸及成分；同时在实验室研究的基础上，开发出1200MPa级高性能低成本Mn系含V空冷贝氏体超高强精轧螺纹钢筋，并成功进行了工业化试生产。研究结果具体如下：（1）对于不同含碳量、不同强度级别的实验钢，0.04%的V在空冷条件下均可较大幅度增加钢的抗拉强度、屈服强度，而对延伸率和断面收缩率的影响较小。V含量由0.03%增加到0.08%时能较大幅度改善钢的韧性，同时并保持塑性不降低，但对强度的提高效果不明显。（2）含0.04%V的空冷钢中析出物形貌有方形、椭球形和球形，主要分布于位错密集处和铁素体基体上，EDS结果表明主要为V、Ti复合析出物，未发现只含V不含Ti的析出物。（3）添加0.5%的Cr均能有效提高钢的抗拉强度与屈服强度，而保持韧性不降低，延伸率和断面收缩率变化较小。V、Cr共同作用能够更加有效抑制高温铁素体的转变，有效促进中低温组织转变。（4）含0.04%V的钢具有更强的抗回火能力，且在550℃回火时出现二次硬化现象。（5）工业化试生产超高强精轧螺纹钢筋性能：Φ20mm Rel＞1400MPa，Rm＞1600MPa；Φ25mm Rel＞1200MPa， Rm＞1500MPa；Φ32mm屈服强度1140~1200MPa，抗拉强度1450~1500MPa，延伸率均达到9.0%，最大力下总伸长率（Agt）5.0%。各项性能指标全面满足PSB1080级别高强钢筋性能要求，而且达到1200MPa级别要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 选题的背景及意义
• 1.2 Mn 系空冷贝氏体钢发展及现状
• 1.2.1 Mn 系空冷贝氏体钢发展简介
• 1.2.2 Mn-Si-Cr 系贝氏体/马氏体复相钢简介
• 1.2.3 Mn 系空冷粒状贝氏体钢简介
• 1.2.4 Mn 系空冷贝氏体钢主要合金元素作用简介
• 1.3 Mn 系空冷贝氏体钢的强韧性
• 1.4 V 微合金化技术研究现状
• 1.4.1 V 在奥氏体化过程中的溶解规律
• 1.4.2 V 在奥氏体冷却相变过程中的析出
• 1.4.3 V 对贝氏体钢相变及性能的影响
• 1.4.4 V 的析出物研究手段介绍
• 1.5 国内外高强钢筋研究现状
• 第2章 课题研究思路及研究方法
• 2.1 课题的研究目标和研究内容
• 2.2 研究思路简介
• 2.3 实验材料及方法
• 2.3.1 实验材料及处理工艺
• 2.3.2 性能测试方法
• 2.3.3 样品制备及表征分析
• 第3章 V 对空冷 Mn 系贝氏体钢组织与性能的影响
• 3.1 引言
• 3.2 实验钢空冷条件下的力学性能
• 3.2.1 实验钢硬度
• 3.2.2 实验钢强度及韧性
• 3.3 实验钢空冷条件下的显微组织
• 3.3.1 V 对 0.2CMnSi 空冷贝氏体钢组织的影响
• 3.3.2 V 对 0.3CMnSiCr 空冷贝氏体钢组织的影响
• 3.4 实验钢空冷条件下 V 的析出物
• 3.4.1 0.2MnSi 含 V 空冷钢中 V 的析出
• 3.4.2 0.3MnSiCr 含 V 空冷钢中 V 的析出
• 3.5 Cr 对 Mn 系空冷贝氏体钢组织与性能的影响
• 3.5.1 Cr 对性能的影响
• 3.5.2 Cr 对组织的影响
• 3.6 本章小结
• 第4章 回火对 Mn 系含 V 空冷贝氏体钢组织与性能的影响
• 4.1 引言
• 4.2 回火对 Mn 系含 V 空冷贝氏体钢组织的影响
• 4.2.1 0.2MnSi 含 V 粒状贝氏体钢
• 4.2.2 0.3CMnSiCr 含 V 贝氏体/马氏体复相钢
• 4.3 回火对 Mn 系含 V 空冷贝氏体钢性能的影响
• 4.3.1 0.2MnSi 含 V 粒状贝氏体钢
• 4.3.2 0.3CMnSiCr 含 V 贝氏体/马氏体复相钢
• 4.4 本章小结
• 第5章 V 含量对 Mn 系空冷贝氏体钢组织与性能的影响
• 5.1 引言
• 5.2 V 含量对性能的影响
• 5.3 V 含量对组织的影响
• 5.4 钢中夹杂及析出物研究
• 5.4.1 锻态夹杂物种类及成分
• 5.4.2 L2 空冷钢中 V 的析出物
• 5.5 本章小结
• 第6章 Mn 系含 V 贝氏体超高强精轧螺纹钢筋的工业化生产
• 6.1 工业化钢筋试制过程
• 6.2 工业化钢筋性能
• 6.3 工业化钢筋组织研究
• 6.4 工业化钢筋中 V 的析出
• 6.5 本章小结
• 第7章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果