首页> 正文

超高强度增强塑性淬火-碳分配钢的组织设计

2020-12-09阅读(228)

超高强度增强塑性淬火-碳分配钢的组织设计

论文摘要

一个世纪以来,廉价的Fe-Mn-Si基低合金钢由传统的高强度低合金钢逐渐发展为当今的先进高强钢,其未来仍将向更高强度和更好塑性的方向发展。在目前减少碳排放,遏制全球气候变暖国际大背景下,迫切需要发展高强度和超高强度钢,从而实现构件的轻量化,以达到节约减排,保护环境的目标。因此,为了开发兼具更高强度和良好塑性的新一代超高强度钢,本研究首先通过组织设计,提出了其微观组织应为位错型马氏体基体（硬相）+残余奥氏体（软相）两相复合组织,同时在此基础上设计了成份为0.41C-1.3Mn -1.27Si-1.01Ni-0.56Cr的钢,并结合近年来新提出的淬火-碳分配（Q&P）热处理工艺,得到抗拉强度达1573MPa,总延伸率达20.43%的超高强度增强塑性的钢,达到了设计要求。利用扫描电子显微镜（SEM）,电子背散射衍射（EBSD）,X射线衍射（XRD）,透射电子显微镜（TEM）等手段对其微观组织进行了表征。结果表明,此高强度增强塑性钢中含有约18.7%的残余奥氏体组织,其均匀地分布在马氏体板条周围,呈现马氏体-奥氏体复合组织的形态,近似地符合组织设计要求。组织中条状奥氏体的宽度在50nm-200nm左右,远大于一般淬火钢中的残余奥氏体宽度,因而具有很好的两相的塑性协调变形能力;马氏体板条宽度约为100-200nm,其内部含有高密度位错。X射线线形分析结果表明,其马氏体组织的微观应变为2.60×10-3,平均位错密度为8.05×1014m-2,均低于相同回火温度和回火时间条件下马氏体淬火-回火钢,说明Q&P工艺下基体软化速度加快,基体自身塑性得到提高。通过探讨Q&P钢中奥氏体增强塑性的机理,其对材料的增塑的作用体现在如下几点:（1）一定量奥氏体的存在减小了材料淬火应力;（2）在Q&P工艺的碳分配过程中,奥氏体成为马氏体中过饱和碳的扩散和分配的“吸收源”,有效削弱了碳化物在马氏体基体中的析出,从而提高了基体本身的塑性;（3）奥氏体组织分割了马氏体束或马氏体板条,减小了有效晶粒尺寸,阻止裂纹扩展,提高材料的韧性和塑性;（4）较宽尺寸的残余奥氏体具有良好塑性变形能力,在拉伸过程中奥氏体可以发生与马氏体的协调形变,在较大变形条件下相继发生相变诱发塑性（TRIP）效应,从而进一步推迟了缩颈的发生,保证了基体和奥氏体可以在整个形变过程中相互协调,使从而得到较高的塑性。基于协调形变和奥氏体的相变诱发塑性效应,引入增加奥氏体-马氏体交互作用项,提出了修正的Mileiko两相混合表象模型,其预测更符合现有的实验结果。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 钢的强韧化机制
  • 1.2.1 钢的主要强化机制
  • 1.2.2 钢中提高塑性和韧性的方法
  • 1.3 高强度钢的发展历史
  • 1.3.1 双相钢
  • 1.3.2 TRIP 钢
  • 1.3.3 贝氏体/马氏体复相钢
  • 1.3.4 马氏体钢
  • 1.3.5 TWIP 钢
  • 1.3.6 纳米贝氏体钢
  • 1.4 淬火-碳分配（Q& P）钢的制备工艺和性能特点
  • 1.5 本文研究目的和意义
  • 参考文献
  • 第二章 材料的制备与实验方法
  • 2.1 试验用钢的化学成分
  • 2.2 试样的热处理工艺
  • 2.3 显微组织分析与表征方法
  • 2.3.1 膨胀法
  • 2.3.2 扫描电子显微镜（SEM）观察和电子背散射衍射（EBSD）分析
  • 2.3.3 透射电子显微镜（TEM）分析
  • 2.3.4 X 射线测量残余奥氏体含量
  • 2.3.5 X 射线傅氏线形分析法
  • 2.4 机械性能测试
  • 参考文献
  • 第三章 设计原理
  • 3.1 超高强度增强塑性钢的组织设计
  • 3.2 实现工艺的选择
  • 3.3 成分设计
  • 3.3.1 碳含量的设计
  • 3.3.2 锰含量的设计
  • 3.3.3 硅含量的设计
  • 3.3.4 其他合金元素的添加
  • 3.4 热处理工艺参数的设计
  • 3.4.1 残余奥氏体量与淬火温度关系的理论计算
  • 3.4.2 碳分配温度及时间的选择
  • 3.5 本章小节
  • 参考文献
  • 第四章 实验结果
  • 4.1 力学性能测试
  • 4.2 微观组织的扫描电镜观察
  • 4.3 微观组织的电子背散射衍射（EBSD）分析
  • 4.4 微观结构的X 射线分析
  • 4.4.1 残余奥氏体量的XRD 测定
  • 4.4.2 微结构参量的XRD 测定
  • 4.5 微观结构的透射电镜表征
  • 4.6 断口分析
  • 4.7 本章小结
  • 参考文献
  • 第五章 Q& P 钢中奥氏体增强塑性机理的探讨
  • 5.1 奥氏体对马氏体基体塑性提高的机理
  • 5.2 奥氏体自身的增强塑性机理
  • 5.3 Q& P 钢中力学性能的预测
  • 5.4 本章小结
  • 参考文献
  • 第六章 结论
  • 创新点
  • 附录
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

    • 相关论文文献

    • [1].新一代高强塑性钢的开发与应用[J]. 轧钢 2011(01)
    • [2].超高强塑性汽车构件的深加工技术[J]. 化工设计通讯 2016(12)
    • [3].先进短流程——深加工新技术与高强塑性汽车构件的开发[J]. 轧钢 2015(04)
    • [4].改善95CrMo钢强塑性的热变形工艺[J]. 金属热处理 2016(02)
    • [5].高强塑性TiB_(2P)/Al复合材料的制备与力学性能[J]. 稀有金属材料与工程 2010(02)
    • [6].1 GPa级TRIP型BF钢的组织调控和强塑性机制[J]. 材料研究学报 2020(10)
    • [7].王存宇[J]. 中国冶金 2020(01)
    • [8].超高强塑性汽车构件的先进热成形处理AHFT深加工技术[J]. 轧钢 2015(03)
    • [9].高强塑性高锰钢的研究进展[J]. 铸造技术 2009(03)
    • [10].一种同步提高压铸Al-Si-Fe合金导热性和强塑性的新方法[J]. 精密成形工程 2019(01)
    • [11].基于屈服平台理论开发的600MPa级高强塑性螺纹钢的研究[J]. 金属学报 2014(04)
    • [12].超细晶钨及其复合材料的研究现状[J]. 粉末冶金工业 2012(03)
    • [13].回火温度对26CrMo钻杆钢显微组织和力学性能的影响[J]. 金属学报 2017(06)
    • [14].强塑性变形在镁合金中的应用研究进展[J]. 广西科学 2015(05)
    • [15].可焊可热镀锌相变诱发塑性钢研制[J]. 上海大学学报(自然科学版) 2008(05)
    • [16].高强韧性汽车链滚子热处理工艺研究[J]. 机械传动 2016(11)
    • [17].浅谈地震与桥梁基脚的关系[J]. 建材与装饰 2016(03)
    • [18].中锰钢ART退火过程强塑机制的研究[J]. 热加工工艺 2016(08)
    • [19].Q&P钢的研究现状及前景展望[J]. 金属世界 2018(03)

    标签：;  ;  ;  ;  ;  ;  

    超高强度增强塑性淬火-碳分配钢的组织设计
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2024 毕速过 版权所有 鄂ICP备12018319号-5