論鋼的微合金化與提高鋼材強(qiáng)韌性

本文共59頁 22896字

摘　　要
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對鋼材的性能要求越來越高，不僅要具有高的強(qiáng)度，而且要具有良好的塑韌性。鋼的微合金化是提高鋼材強(qiáng)韌性的一條重要而有效的途徑。微合金化和控軋控冷技術(shù)的應(yīng)用使得鋼材的強(qiáng)韌性指標(biāo)達(dá)到了一個(gè)新的水平。
鐵路用合金彈簧鋼60Si2CrVAT控軋控冷后具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能，其中微合金元素V的主要作用是在產(chǎn)品的控軋控冷過程中以碳氮化物的形式析出，起到析出強(qiáng)化的作用，同時(shí)也可利用其細(xì)化晶粒及固溶強(qiáng)化來提高鋼的強(qiáng)韌性。在本文中，利用熱模擬實(shí)驗(yàn)來測得了實(shí)驗(yàn)鋼60Si2CrVAT的PTT曲線。以850℃作為終軋溫度，采用水冷和空冷兩種冷卻方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)控冷，隨后利用透射電鏡對析出物的形貌、分布及彌散程度進(jìn)行了對比觀察，并用選區(qū)電子衍射對析出物的類型進(jìn)行了確認(rèn)。最后對控軋控冷條件下實(shí)驗(yàn)鋼的組織和力學(xué)性能進(jìn)行了分析，并給出了理論解釋。本論文主要的研究結(jié)論如下：
（1）彈簧鋼60Si2CrVAT的PTT曲線呈近似的“C”型，在850℃附近釩的碳氮化物析出得最快，析出時(shí)間最短為104.9s；
（2）在熱模擬控軋控冷條件下，從550℃控冷溫度以0.5℃/s的冷速冷卻到室溫過程，在珠光體基體的鐵素體上有大量的碳氮化釩的細(xì)小均勻彌散析出；
（3）實(shí)驗(yàn)鋼在850℃終軋，以1℃/s的冷速冷卻到550℃隨后空冷的工藝條件下，珠光體組織均勻細(xì)小，鐵素體呈游離態(tài)彌散分布。在基體組織中可觀察到V的碳氮化物大量而細(xì)小的均勻沉淀析出，充分發(fā)揮了V的析出強(qiáng)化作用，同時(shí)彌散分布的析出物阻礙晶粒粗化，大大提高鋼的強(qiáng)塑性。

關(guān)鍵詞：微合金元素；控軋控冷；析出；強(qiáng)韌性

目　　錄
摘　　要 1
Abstract 2
引　　言 1
1文獻(xiàn)綜述 2
1.1彈簧鋼概述 2
1.1.1彈簧鋼的性能要求及主要評價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 2
1.1.2國內(nèi)外高品質(zhì)汽車用彈簧鋼生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀 3
1.1.3首鋼發(fā)展高品質(zhì)汽車用彈簧鋼60Si2CrVAT的現(xiàn)場條件 5
1.2彈簧鋼的微合金化 6
1.2.1鋼的微合金化技術(shù)簡介 6
1.2.2微合金元素在合金鋼中的作用 7
1.2.3碳氮化物對奧氏體再結(jié)晶的抑制 11
1.2.4碳氮化物對奧氏體晶粒長大的抑制 12
1.2.5奧氏體冷卻過程中的碳氮化物的析出行為 12
1.2.6鐵素體中碳氮化物的析出行為 13
2試驗(yàn)材料及基本試驗(yàn)方法 15
2.1試驗(yàn)材料及成分 15
2.2試樣制備 15
2.2.1熱模擬試樣制備 15
2.2.2金相樣品的制備 15
2.2.3薄膜透射樣品的制備 15
2.2.4 拉伸試樣制備 16
2.3試驗(yàn)方法 17
2.3.1PTT曲線測定 17
2.3.2控軋控冷條件下V析出規(guī)律及其對組織性能影響的試驗(yàn)研究 18
3彈簧鋼60Si2CrVAT析出動(dòng)力學(xué)研究 19
3.1彈簧鋼60Si2CrVAT中V的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析 19
3.1.1彈簧鋼60Si2CrVAT固溶溫度的理論計(jì)算 19
3.1.2 PTT曲線數(shù)據(jù)測定 20
3.2在850℃下變形弛豫過程中碳氮化釩的析出分析 23
3.3試驗(yàn)小結(jié) 24
4彈簧鋼60Si2CrVAT控軋控冷條件下的碳氮化釩析出 26
4.1 850℃控軋控冷下碳氮化釩的析出分析 26
4.2 850℃控冷下彈簧鋼的組織性能 27
4.3 試驗(yàn)小結(jié) 29
結(jié)　　論 30
參 考 文 獻(xiàn) 31
附 錄 一 34
附 錄 二 43