Al元素对轻质高强Fe-Mn-Al钢组织及力学性能的影响及其作用机理

发布时间：2017-10-21 01:37

  本文关键词：Al元素对轻质高强Fe-Mn-Al钢组织及力学性能的影响及其作用机理

  更多相关文章： Fe-Mn-Al-C钢 Al含量 铸态 固溶处理 轧制变形

【摘要】：中锰Fe-Mn-Al-C钢作为第三代汽车用钢,具有低密度,高强塑性,良好的加工成形性及低成本等特点,可以减轻汽车重量,降低油耗和提升汽车的安全性能,具有很好的应用前景。本文设计了Fe-10Mn-6Al-0.25C、Fe-10Mn-8Al-0.25C、Fe-10Mn-10Al-0.25C三种不同Al含量的中锰钢,利用中频感应炉在大气氛围中浇铸而成。通过力学性能测试,结合光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS),电子探针(EPMA)等研究了不同Al含量对铸造态的实验钢组织和力学性能的影响。并研究了不同的固溶处理温度以及轧制参数和随后的热处理工艺对实验钢的组织和力学性能的影响,探索进一步提高实验钢力学性能的方法。结果表明:利用中频炉浇铸的不同Al含量的实验钢室温下铸造态的组织为粗大的奥氏体和铁素体,奥氏体分布在铁素体基体上,同时组织中还出现了碳的富集相,随着Al含量的增加,实验钢中奥氏体的体积分数减少,尺寸形貌也发生了变化,6%Al钢的奥氏体相的形貌为稳定性差的块状,8%Al钢中奥氏体呈杆条状,10%Al钢的奥氏体尺寸变小,为短杆状。并且随着钢中Al含量的提高,C元素的富集相减少,而且钢的奥氏体中的Mn、C元素的浓度增大。受粗大组织的影响,铸态实验钢的抗拉强度较低,抗拉强度随着Al元素的增加而减小,8%Al钢和10%Al钢为脆断。不同Al含量的铸造态的实验钢分别经过900℃、950℃、1000℃固溶处理1h后,6%Al钢和8%Al钢硬度下降,强度塑性得到明显改善,8%Al固溶态钢在拉伸过程中出现屈服平台。由于Al元素的扩散分布的主导作用,经过固溶处理后三种钢中铁素体所占的比重都不同程度的有所增大,奥氏体的尺寸和形貌也发生了变化,6%Al钢在950℃处理后变成长条状,8%Al钢的组织从杆状变为板条状,6%Al和8%Al钢在900℃、950℃固溶处理后,奥氏体都发生不同程度的长大,在1000℃固溶处理后,奥氏体尺寸变小,推测是奥氏体发生了分解。随着固溶温度的升高,钢中的碳的富集相逐渐消失,10%Al钢固溶处理后组织和性能变化不明显。铸造态的8%Al钢经过40%、60%两种变形量的轧制处理后,钢仍为奥氏体、铁素体两相组织,随着轧制变形量的增大,在变形量和轧制高温的作用下,奥氏体尺寸增大,呈长条状。对轧制后的实验钢进行750℃和800℃退火后等温淬火处理,实验钢中奥氏体的体积分数先增大后减小。
【关键词】：Fe-Mn-Al-C钢 Al含量 铸态 固溶处理 轧制变形
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG142.1
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第一章 绪论10-23
• 1.1 引言10
• 1.2 汽车用钢的发展10-11
• 1.3 Fe-Mn-Al-C钢的研究发展11-18
• 1.3.1 低合金TRIP钢12-14
• 1.3.2 高锰TWIP/TRIP钢14-17
• 1.3.3 中锰钢17-18
• 1.4 合金元素及其化合物对轻质中锰钢的影响18-19
• 1.5 Fe-Mn-Al-C钢的轧制及热处理工艺19-21
• 1.5.1 轧制过程对钢性能的影响19-20
• 1.5.2 热处理工艺对钢材组织和性能的影响20-21
• 1.6 本论文研究的主要内容和目的21-23
• 1.6.1 本论文研究的理论基础及意义21-22
• 1.6.2 主要内容22
• 1.6.3 主要目的22-23
• 第二章 Al元素对中锰Fe-Mn-Al-C钢铸造组织和力学性能的影响23-36
• 2.1 实验过程23-26
• 2.1.1 Fe-Mn-Al-C钢的铸造23-24
• 2.1.2 实验合金的性能测试24-25
• 2.1.3 铸造实验钢的组织表征25-26
• 2.2 实验结果26-34
• 2.2.1 铸造钢的组织26-32
• 2.2.2 实验钢力学性能32-34
• 2.3 讨论34-35
• 2.4 结论35-36
• 第三章 固溶处理对实验钢组织和力学性能的影响36-52
• 3.1 实验过程36-37
• 3.1.1 固溶工艺的制定36-37
• 3.1.2 实验钢的的组织表征37
• 3.1.3 实验钢的力学性能测试37
• 3.2 实验结果37-49
• 3.2.1 6%Al实验钢37-42
• 3.2.2 8%Al实验钢42-47
• 3.2.3 10%Al实验钢47-49
• 3.3 讨论49-50
• 3.4 结论50-52
• 第四章 不同的轧制变形量和退火温度对实验钢的组织的影响52-61
• 4.1 实验过程52-54
• 4.1.1 实验钢的热轧及热处理52-53
• 4.1.2 实验钢的组织测试53
• 4.1.3 实验钢的硬度测试53-54
• 4.2 实验结果54-59
• 4.3 讨论59-60
• 4.4 结论60-61
• 结论61-63
• 参考文献63-67
• 致谢67-68
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录68

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 任英磊,金涛,管恒荣,胡壮麒;固溶处理对1种镍基单晶高温合金组织的影响[J];稀有金属材料与工程;2003年04期

2 王丹丹,李溪滨,刘如铁;固溶处理对镍-铬-钼合金力学性能的影响及断口分析[J];粉末冶金材料科学与工程;2003年04期

3 李溪滨,王丹丹,刘如铁,赵福安;固溶处理对镍铬钼合金力学性能的影响及断口分析[J];中南大学学报(自然科学版);2004年03期

4 宁爱林,刘志义,郑青春,曾苏民;分级固溶对7A04铝合金组织与性能的影响[J];中国有色金属学报;2004年07期

5 刘宗昌,任慧平,王海燕,王玉峰,卢弘;高纯低碳铜钢固溶处理的研究[J];包头钢铁学院学报;2004年03期

6 韩香花;谈304L管箱焊后固溶处理工艺[J];石油工业技术监督;2005年10期

7 李平,李艳霞,郭俊峰,赵刚,刘春明;高强Al-Zn-Mg-Cu合金的固溶处理制度[J];材料与冶金学报;2005年01期

8 张盈盈,齐公台;稀土金属固溶处理对铝阳极组织和性能的影响[J];金属功能材料;2005年02期

9 张新宝;大型钢锭中碳化铌的形成及固溶行为[J];上海钢研;2005年01期

10 马红岩;王茂才;魏政;;钛合金的高温固态渗氧-扩散固溶复合处理[J];稀有金属材料与工程;2007年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 李荣德;李润霞;袁晓光;胡壮麒;;固溶处理过程中铸造Al-Si-Cu-Mg合金析出相的溶解和固溶强化[A];2004中国铸造活动周论文集[C];2004年

2 王红武;樊柯利;王俭;王小翔;;Ti-35Zr-10Nb合金板材的固溶处理与力学性能[A];第十四届全国钛及钛合金学术交流会论文集（下册）[C];2010年

3 唐江;李继红;姜盼;张敏;;固溶处理对2205双相不锈钢焊接接头组织与性能的影响[A];第四届数控机床与自动化技术高层论坛论文集[C];2013年

4 杨瑞成;王凯旋;吕学飞;;Ni-Cr-Mo-Cu合金的固溶处理及其对耐蚀性的影响[A];第九次全国热处理大会论文集（二）[C];2007年

5 王国军;熊柏青;吕新宇;张永安;;固溶处理和淬火对Al-2.18Cu-1.54Mg-0.92Fe-0.94Ni高纯合金组织和性能的影响[A];有色金属工业科技创新——中国有色金属学会第七届学术年会论文集[C];2008年

6 纵海;丁阳;王德泰;;余热排出热交换器W型钢和方管型材用304不锈钢的固溶处理[A];中国核科学技术进展报告（第二卷）——中国核学会2011年学术年会论文集第4册（核材料分卷、同位素分离分卷、核化学与放射化学分卷）[C];2011年

7 李荣德;苏睿明;李润霞;曲迎东;;喷射沉积7A04合金固溶处理工艺的研究[A];2010年中国铸造活动周论文集[C];2010年

8 李锡武;熊柏青;张永安;李志辉;朱宝宏;王锋;刘红伟;;新型Al-Zn-Mg-Cu合金的固溶工艺研究[A];中国有色金属学会第十四届材料科学与合金加工学术年会论文集[C];2011年

9 任勇;孟利;刘丹;杨平;毛卫民;;固溶处理对无取向硅钢磁性能的影响[A];第八届全国材料科学与图像科技学术会议论文集[C];2012年

10 谢伟滨;柳瑞清;杨胜利;邱光斌;王刚;;固溶处理对Cu-3.2Ni-0.75Si合金组织及性能的影响[A];中国有色金属学会第十四届材料科学与合金加工学术年会论文集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 大理州节能监察中心 邹林;不锈钢管固溶处理装置研究[N];云南经济日报;2014年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 李家栋;中厚板高温固溶炉热工过程建模与控制[D];东北大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 马胜红;20%Mg_2Si/Al-12Si复合材料变质和T6处理复合优化研究[D];华南理工大学;2015年

2 李文辉;不锈钢废料再生利用的工艺与性能研究[D];华南理工大学;2015年

3 李晨;新型7085铝合金在热变形及固溶处理过程中的组织演变[D];北京有色金属研究总院;2015年

4 叶萃;TB6钛合金室温塑性机制研究[D];贵州大学;2015年

5 李华伟;热处理工艺对0Cr18Ni10Ti不锈钢组织和性能的影响[D];成都理工大学;2015年

6 赵莹P，

本文编号：1070554