09MnNiD钢马氏体温轧—退火制备超细晶及其热稳定性

发布时间：2020-07-27 16:17

【摘要】： 本文对板条马氏体组织的09MnNiD钢板进行了多道次大压下量(累积相对压下量70 %)、温度为400℃的轧制和低温退火处理,制备出超细晶粒和纳米晶粒钢板。并用光学显微镜(OM),透射电子显微镜(TEM),X-ray衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM),研究了退火温度和时间对板条马氏体大压下量温轧组织的影响,利用显微硬度和拉伸实验测定了其力学性能。 XRD谢乐法和TEM暗场法两种方法测定纳米晶粒尺寸的结果表明,谢乐法与TEM暗场象的弦线法所测结果吻合较好。调整退火温度和时间,可获得平均晶粒尺寸为20 nm到1.8μm的一系列超细晶粒钢板和纳米晶粒钢板。显微硬度实验和室温单轴拉伸实验结果表明,09MnNiD钢板条马氏体温轧组织在300-400℃退火,温度和时间对其强度和硬度的影响较小;在400-600℃退火,温度和时间对组织和性能都有很显著的影响。SEM断口观察表明,在300-550℃退火,拉伸断口存在不同程度的层片状形貌特征,这种层片特征随退火温度的提高而减弱,600℃退火,拉伸断口的层片形貌特征消失。300-600℃退火,随温度升高,断口包含的韧窝数量增加、尺寸增大;试样延伸率相应地增加。最后,通过残留加工硬化法研究了板条马氏体温轧组织的再结晶动力学,并对制备的09MnNiD钢超细晶的细化机制和超细晶的热稳定性所作的初步分析表明,抑制再结晶晶粒长大的因素主要是析出碳化物对晶界迁移的拖曳作用。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TG142.1
【图文】：

微合金元素

图1-1是微合金元素(V、Ti、Nb)对钢中铁素体晶粒尺寸的影响。该图表明，在一定范围内,随微合金元素含量的增加，铁素体晶粒逐渐变得细小[16]。图1-1 不同微合金元素对晶粒尺寸的影响Fig.1-1 Influence of microalloy-element content on ferrite grain size晶粒细化的原因包括：第一，加入某些固溶合金化元素(W、Mo、Mn等)可以提高钢的再结晶温度，同时降低在一定温度下晶粒的生长速度；第二，某些强致碳化物元素(如Nb、V、Ti等)和钢中的碳、氮形成纳米级(20～100 nm)的化合物，这些化合物会钉扎晶界，强烈阻碍晶粒长大，当这种纳米级化合物所占体积分数达到2 %时，对组织的细化效果最好[14,17]。Nb是钢中常加入的微合金元素

示意图,形变诱导,形变诱导相变,工艺流程

[12]。形变诱导相变工艺示意图见图1-2[21]。图1-2 形变诱导工艺流程示意图Fig.1-2 Scheme of deformation-induced ferrite transformation process形变诱导相变细化的机理主要是在变形过程中，大约5 %～10 %的形Time(min)eTp(m℃)水冷20℃s-15℃s-1te3min3

工艺图,循环加热,细化晶粒,工艺图

[29]。图1-3 循环加热淬火细化晶粒工艺图Fig.1-3 Typical process of cycling heat treatment循环加热淬火细化晶粒技术的关键在于加热和冷却速度，要求加热和冷却速度快。如果不能实现急热和急冷时,不能明显细化晶粒,晶粒只能达到10 μm，而且生产周期较长，操作不方便,因而在实际工业生产中受限制[14,17,19]。形变热处理根据变形温度的不同可分为高温形变热处理和低温形变热处理。高温形变热处理是将钢加热到稍高于Ac3温度后保持一段时间达到完全奥氏体化,然后在该温度下以较大的变形量使奥氏体发生强烈变形，并保温一段时间使奥氏体进行起始再结晶，可通过控制高温形变参数以获得所需的形变后相变前的奥氏体组织，并在形变奥氏体晶粒尚未开始长大前淬火和回火，从而获得较细小的马氏体组织[14,29

【参考文献】