不同成分和热轧工艺下釉化用钢的组织和力学性能研究

发布时间：2020-09-15 20:56

　　 本课题的研究对象是用于生产热水器内胆的釉化用钢,由于其在使用过程中需要承受一定的压力,因此对釉化用钢的屈服强度有一定的要求。在实际釉化烧结时,釉化用钢由于晶粒长大、相变、元素扩散等行为导致力学性能也会相应地发生变化。合金成分和热轧工艺对釉化用钢轧制态和釉化烧结后的性能产生重要影响,因此研究合金成分和热轧工艺对釉化用钢组织性能的影响具有重要意义。本文主要采用实验的方法,对不同成分和轧制工艺的釉化用钢进行了深入研究,分析讨论了合金成分Mn和Si以及动态形变诱导铁素体相变(DSIT)工艺对釉化用钢烧结前后的力学性能和显微组织的影响,为进一步优化合金成分和轧制工艺提供指导。主要的研究结果如下:通过对不同Mn、Si成分的釉化用钢的力学性能和显微组织的对比发现,釉化用钢釉化烧结前后的力学性能和显微组织随Mn/Si比的变化而存在一定的规律。随着Mn/Si比从5降至1.6,钢板轧制态的屈服强度逐渐增加,增加了140MPa左右,并且在拉伸曲线上从无屈服平台逐渐出现明显的屈服平台。Mn/Si比较大时,轧制态显微组织中的第二相比较粗大且C含量较高;而Mn/Si比较小时,第二相组织比较细小且C含量较低,这可能是随Mn/Si比降低,轧制态屈服强度逐渐增大、拉伸曲线上从无屈服平台逐渐出现明显屈服平台的原因。经过815~871~oC热处理后,随着Mn/Si降低,钢板热处理后的屈服强度先增加然后降低,在Mn/Si比为2.4时,钢板热处理后的强度达到了最大值,在400MPa左右。通过Gleeble热模拟试验模拟动态形变诱导相变工艺发现,变形温度和应变速率对变形组织和变形过程中的应力-应变曲线影响较大。当变形温度相同时,应变速率越大,组织中出现细小的形变诱导铁素体晶粒越多,晶粒尺寸分布越不均匀,试样在压缩过程中所受的应力随应变速率增大而增加。在应变速率相同时,当压缩温度为860~oC时,局部存在粗大的铁素体晶粒,在其周围分布着非常细小的铁素体晶粒。而在压缩温度为910~oC时,铁素体晶粒相较原始态晶粒细小,相较于压缩温度为860~oC的样品组织,晶粒尺寸分布比较均匀。并且试样在压缩过程中所受的应力随变形温度升高而增加。在实际轧制过程中,发现最后一道次的DSIT工艺效果并不明显,第四和第五道次的DSIT工艺效果比较显著。
【学位单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG142.1;TG335.11;TS914.252
【部分图文】：

膨胀法来测 CCT 曲线的，利用钢在相变时发生膨变温度。当材料在加热或冷却过程中发生相变时，同的比容和膨胀系数，则由于相变引起的体积效应胀量与温度间的关系，从而可以根据热膨胀曲线上度，见图 1-1。根据膨胀量—温度曲线确定不同冷种冷却速度下的硬度值，绘制 CCT 曲线，见图 1图 1-1 膨胀量—温度曲线0 200 400 600 800 1000 1200-50050100150Dilatometer(um)Temperature/oCAC1-738oCAC3-980oCAr3-900oCAr1-670oC

实验路线如图2-1 所示。图 2-1 实验路线2.2 实验材料与设备2.2.1 实验材料本课题所研究的材料为低碳低合金热轧钢板，具体化学成分如表 2.1 所示，其中 1~4#钢板用于合金成分研究，5~17#钢板用于热轧工艺的研究。表 2.1 实验用钢的主要合金成分 (wt.%)编号 C Si Mn P Al Cu Ti Mn/Si1# 0.068 0.32 1.54 0.081 0.035 0.14 0.021 52# 0.068 0.30 1.19 0.082 0.035 0.14 0.022 43# 0.066 0.49 1.21 0.084 0.034 0.16 0.021 2.44# 0.070 0.50 0.83 0.080 0.033 0.15 0.021 1.65#,8~13# 0.070 0.49 0.62 0.082 0.035 0.15 0.020 -屈服强度、抗拉强度、断后伸长率显微组织分析（OM、SEM、TEM）晶粒度析出相位错力学性能测试相组成不同热处理工艺不同成分，相同热轧工艺轧制Gleeble 热模拟模拟不同 DSIT工艺热力学计算平衡态相分数、相转变温度合金成分研究热轧工艺研究相同成分，不同热轧工艺轧制

保持稳态平衡温度。加热采用高导热性的夹具夹持试样，使得试样可以得到冷却，冷却速率最高达到 10000℃/s。Gleeble 3800 机械系统，是一整的、完全升级的液压伺服系统，在压缩试验中能够施加高达 20t 的静，在拉伸试验中达到 10t。最大位移速率可达 2000mm/s。机械系统允许人员在任意给出的测试程序中更改控制模式。这为模拟各种热-机械过程了实现的可能性。程序可以在测试中任何时间和需要的时候切换控制变可用的控制模式包括：位移、力、各种变形量、真应力、真应变、工程和工程应变。Gleeble 3800 的核心部分是系统 3 数字控制系统。它提供了需要的信号，通过数字闭环式加热和机械伺服系统，同时控制加热和机试的变量。在材料测试时，Gleeble 3800 提供了最大程度的方便性，可以由计算机进行控制，或者完全由手动进行控制，也可以由计算机控制和控制联合进行控制。Gleeble 3800 在计算机控制环境下，由基于 Window作站和控制柜中强大的工控机组成。Windows 工作站提供了一个灵活的标准多任务图形用户界面，用来制作模拟程序并分析产生的数据，以及报告和演示。

【参考文献】

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本文编号：2819456