低碳800MPa级铆螺钢的研究

论文摘要

制作高强度（8.8级以上）紧固件用钢,由于最终强度的要求,必须是调质中碳钢或低合金钢。目前各冶金厂家生产的紧固件用钢因其金相组织很不理想,一般均难以直接进行冷镦变形。因此,紧固件在生产之前进行必要的球化退火是不可缺少的一个环节,然而,这种处理工序不但增加成本。而且还会污染环境。特别对于大量的中小企业,由于不具备保护气氛热处理炉,常常会导致表面氧化和脱碳,严重影响标准件表面质量。因此,标准件制造行业迫切希望冶金厂能供应工艺料或可以直接拉拔、冷锻的免退火铆螺钢线材。通过控轧控冷工艺与TRIP效应相结合,可以显著提高钢材的强度和塑性。控轧控冷能够改善热轧钢材的强度和韧性等综合性能,最终达到免热处理,能够节约合金,简化工序,减少能耗,提高劳动生产率,增加了企业的经济效益。本文通过设定铆螺钢的化学成分,对该钢在Gleeble-1500热模拟机上进行热模拟实验,通过动态CCT曲线的测定,以及在光学显微镜下对显微组织的观察,判定轧件在不同冷却速度下的相变产物,为后续热轧实验选择合理的控轧控冷工艺提供了理论依据。在东北大学重点实验室Φ450热轧实验机组进行不同控轧控冷工艺热轧实验,对轧后的试样进行拉伸试验,通过分析力学性能结果、金相组织、扫描电镜组织和透射电镜组织,研究了不同控轧控冷参数（终轧温度、终冷温度、冷却方式）对铆螺钢组织与性能的影响。实验证明,采用低温轧制后控冷的铆螺钢力学性能高于常规轧制后控冷的铆螺钢,采用低温轧后二次冷却方式控冷,可以获得铁素体、贝氏体和残余奥氏体的三相组织。采用控制轧制与控制冷却技术,该实验用钢抗拉强度达800MPa以上,延伸率达16%以上,均能满足国家标准对8.8级高强度螺栓性能要求,为实现低碳代替中碳铆螺钢的实际生产提供理论基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 文献综述
• 1.1.1 铆螺钢发展概况
• 1.1.2 铆螺钢的特点及要求
• 1.1.3 影响铆螺钢质量的因素
• 1.1.4 提高铆螺钢性能的途径
• 1.2 国内高强铆螺钢生产存在的问题
• 1.3 控制轧制、控制冷却与高强铆螺钢
• 1.3.1 控轧控冷的基本概念
• 1.3.2 控轧控冷在生产高强铆螺钢中的应用
• 1.4 TRIP效应与高强铆螺钢
• 1.5 高强铆螺钢控轧控冷后的组织
• 1.6 本文研究背景及研究内容
• 1.6.1 本文研究背景
• 1.6.2 本文研究内容
• 第2章 热模拟实验
• 2.1 实验钢成分确定
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 热膨胀法
• 2.2.2 实验材料与设备
• 2.2.3 实验步骤
• 2.3 实验结果与分析
• 2.3.1 相变点温度测定
• 2.3.2 动态CCT曲线
• 2.3.3 金相组织
• 2.4 讨论
• 2.4.1 合金元素对动态CCT曲线的影响
• 2.4.2 冷却速度对显微组织的影响
• 2.4.3 CCT曲线与高强铆螺钢控轧控冷工艺的制定
• 2.5 小结
• 附录1
• 第3章 高强铆螺钢终轧温度的研究
• 3.1 实验方法
• 3.1.1 实验设备
• 3.1.2 实验材料与方法
• 3.2 实验结果与分析
• 3.2.1 拉伸实验结果
• 3.2.2 金相组织
• 3.2.3 扫描电镜组织
• 3.3 讨论
• 3.3.1 合金元素对控轧工艺的影响
• 3.3.2 终轧温度对力学性能的影响
• 3.4 小结
• 附录2
• 第4章 控制冷却对高强铆螺钢力学性能的影响
• 4.1 实验方法
• 4.1.1 实验材料与设备
• 4.1.2 控制冷却实验
• 4.1.2.1 一次冷却实验
• 4.1.2.2 二次冷却实验
• 4.2 实验结果与分析
• 4.2.1 一次方式冷却实验结果
• 4.2.1.1 拉伸实验结果
• 4.2.1.2 金相组织
• 4.2.1.3 扫描电镜组织
• 4.2.2 二次冷却实验结果
• 4.2.2.1 拉伸实验结果
• 4.2.2.2 金相组织
• 4.2.2.3 扫描电镜组织
• 4.2.2.4 透射电镜组织
• 4.3 讨论
• 4.3.1 不同冷却方式对组织性能的影响
• 4.3.2 终冷温度对组织性能的影响
• 4.4 小结
• 附录3
• 第5章 高强铆螺钢控轧控冷工艺优化
• 5.1 实验方法
• 5.2 实验结果与分析
• 5.2.1 拉伸实验结果
• 5.2.2 金相组织
• 5.2.3 扫描电镜组织
• 5.2.4 透射电镜组织
• 5.3 讨论
• 5.4 小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢