Fe-Mn-Al-C系中锰低密度钢热轧态组织性能及氢脆特征研究

发布时间：2020-06-17 20:04

【摘要】：本文研究了Fe-8.3Mn-(9.5Al,12Al,14.5)Al-C三种中锰低密度钢的热轧态微观组织及力学性能,并利用电化学充氢和慢应变速率拉伸实验结合ABAQUS有限元模拟,研究了9.5Al和12Al两种实验钢的氢脆特征,为揭示低密度钢的氢脆机理提供参考。利用Thermo-Calc软件对Fe-8.3Mn-x Al-1C系中锰低密度钢进行了相图计算,分析了其主要组成部分、不同相的占比及形成温度的变化,同时,观察了Fe-8.3Mn-x Al-1C系中锰低密度钢的熔点、包晶反应和共析反应温度等随Al含量的变化趋势。进一步通过OM、SEM、XRD等表征手段研究了9.5%,12%,14.5%三种低密度钢的热轧态组织形貌。发现随Al含量改变,钢中铁素体和奥氏体相形貌发生变化,9.5Al时奥氏体呈网状分布在铁素体基体上,12Al和14.5Al钢中铁素体和奥氏体平行于轧制方向呈条带状间隔分布。对三种实验钢的力学性能测试,发现9.5Al钢强度较高的同时具有良好的塑性;12.5Al钢的强度更高,但塑性降低;14.5Al钢的强度和塑性均较差。借助ABAQUS有限元软件模拟在不同条件下钢中的氢浓度变化,模拟了不同的外界氢浓度环境对钢中氢扩散行为的影响,同时,研究了钢中第二相对氢在钢中扩散的影响,分析了第二相的取向对钢中不同位置、不同时间下氢浓度变化的影响。研究发现随着外界氢浓度的增加,试样内部氢浓度增加,但不同的位置氢浓度变化规律各不相同;第二相对钢基体的氢原子存在吸附诱导作用,影响氢在钢中的分布。利用电化学充氢实验研究了充氢时间和电流密度对9.5Al和12Al两种低密度钢中氢含量的影响。结合慢应变速率拉伸实验和断口分析表明,两种实验钢充氢后均产生明显的塑型损失,9.5Al实验钢的脆化指数低于12Al实验钢,12Al钢表现出更高的氢脆敏感性。分析认为12Al实验钢具有更高的强度,且Al含量更高导致奥氏体含量相对降低,同时钢中细小的晶粒促进了氢在钢中的富集,导致其氢脆敏感性更高。
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG142.1
【图文】：

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