微钒合金化对82B钢组织与性能的影响

发布时间：2017-10-27 00:14

  本文关键词：微钒合金化对82B钢组织与性能的影响

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【摘要】：高碳钢钢绞线主要应用在超大型建筑上,如斜拉桥、吊桥、体育场馆等。随着建筑行业的发展,对高强度钢绞线的需求越来越大,作为制造预应力钢绞线的原材料,更高强度高碳钢盘条的开发越来越受到研究人员的重视,对高碳钢盘条微合金化强化研究成为当前产品开发的热点。本文以82B高碳钢盘条为研究对象,通过微合金化来改善材料的综合力学性能,重点研究微合金元素钒对82B钢盘条的强韧化机理及钒元素对82B钢连续冷却组织转变的影响机理,以钒含量分别为0.02%、0.03%、0.05%的三种82B钢盘条为研究对象,进行了以下三方面研究:对钒含量不同的82B钢盘条进行了力学拉伸实验,系列实验结果表明,钒对82B钢盘条强度的影响呈以下规律:钒含量在0~0.02%范围内,每增加0.01%的钒,盘条平均抗拉强度增加16MPa;在0.02~0.03%范围内,盘条的抗拉强度随钒含量的增加略微增强,但效果不明显;在0.03~0.05%范围内,每增加0.01%的钒,盘条平均抗拉强度增加13MPa。整体来看,随着钒含量的不断增加,盘条抗拉强度不断增强。对直径10毫米钒含量不同82B钢盘条进行了面缩情况的分析,分析发现,钒含量在0.02~0.03%范围内,随着钒含量的增加,盘条面缩率逐渐增加;钒含量在0.03~0.05%范围内,随着钒含量的增加,盘条面缩率持续下降,这说明钒含量在一定范围内可以提高82B钢盘条的塑性,但超过此临界值塑性会急剧下降。对钒含量不同的82B钢盘条进行了析出相形貌、尺寸、成分分析与微观组织结构分析,通过透射电镜和扫描电镜分析发现在82B钢盘条铁素体内有大量细小颗粒状析出相分布,析出相尺寸很小,大多数颗粒在几十纳米之间,分布很不均匀,衍射斑点标定结果显示析出相为碳化钒颗粒,随着钒含量的增加,析出相在铁素体片层中的数量也不断增加。通过电镜还观察了三种钒含量不同82B钢盘条的微观组织结构,通过统计、计算、分析发现,三种钒含量不同82B钢盘条的微观组织都以索氏体为主,含量高达85%以上,经测量分析索氏体片层间距的变化有以下规律,当钒含量为0.03%时索氏体片层间距最小,当钒含量由0.02%增加到0.03%时,片层间距得到一定细化,当钒含量由0.03%增加到0.05%时,片层间距没有继续减小,反而增大。出现这种现象的原因是由于在钒含量较低时,析出相对碳原子迁移速率的影响占主导地位,碳原子迁移速度降低导致相变转变温度降低,索氏体片层减薄;在钒含量较高时,析出相对铁素体相变的促进作用占主导地位,大量析出相的产生导致大量贫碳区出现,促进铁素体形核,铁素体逐渐把析出相包围在内部(这也是析出相分布在铁素体片层中的原因),索氏体片层增厚。对钒含量不同的82B钢盘条进行了热模拟实验,热模拟在Gleeble-1500试验机上完成,通过对三种钒含量不同82B钢在不同冷速下热模拟试验结果的数据统计、整理,绘制了CCT曲线,分析发现随着钒含量的增加,CCT曲线下移。这是由于钒元素的添加,可以延长珠光体转变的孕育期,导致珠光体转变开始温度降低,所以CCT曲线下移。另外,随着钒含量的增加,CCT曲线略微左移。这是由于钒含量增加导致晶界上析出相增多,使少量珠光体在较高冷却速率下沿奥氏体晶界析出,促进了珠光体的结晶长大。
【关键词】：高碳钢 微合金化 微观组织 强化机理 连续冷却
【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7-9
• Abstract9-11
• 第1章 绪论11-28
• 1.1 研究意义11-12
• 1.2 国内外线材生产现状12-16
• 1.3 高强钢微合金化研究现状16-25
• 1.3.1 微合金化元素的特性19-21
• 1.3.2 微合金化钢的轧制特点21-23
• 1.3.3 微合金钢主要强化方式23-25
• 1.4 研究目标与内容25-28
• 1.4.1 研究内容25-26
• 1.4.2 研究目标26-28
• 第2章 实验材料制备及实验方法28-33
• 2.1 实验材料28
• 2.2 实验方法28-33
• 2.2.1 力学性能试验28
• 2.2.2 金相组织观察28-29
• 2.2.3 透射电镜析出相分析29-30
• 2.2.4 热模拟实验30-33
• 第3章 实验结果分析33-60
• 3.1 钒含量对 82B钢力学性能的影响33-34
• 3.2 钒含量对 82B钢显微组织的影响34-41
• 3.2.1 金相组织分析34-36
• 3.2.2 透射电镜分析36-41
• 3.3 钒含量对 82B钢盘条微观组织的影响讨论41-42
• 3.4 强化机制分析42-43
• 3.5 热模拟实验结果分析43-58
• 3.5.1 钒含量 0.02%时连续冷却结果分析43-48
• 3.5.2 钒含量 0.03%时连续冷却结果分析48-52
• 3.5.3 钒含量 0.05%时连续冷却结果分析52-58
• 3.6 本章小结58-60
• 主要结论与展望60-62
• 参考文献62-65
• 致谢65-66
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录66

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本文编号：1101079