高晶粒均匀度微合金钢板的组织超细化关键技术研究

发布时间：2017-04-17 09:19

  本文关键词：高晶粒均匀度微合金钢板的组织超细化关键技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：晶粒超细化是目前被广泛认可的唯一可全面提高钢材强度和韧性的材料强韧化方法。目前,低碳微合金钢的此类工作主要集中在利用形变诱导相变获得超细晶组织。但大量的研究结果表明,通过形变诱导相变方法所获得的微合金钢,尤其是含钒微合金钢的组织细晶率不够理想,且存在一定的混晶现象,两者综合造成钢的综合力学性能远未达到期望目标,具体表现为在钢材获得高强度的同时其它性能较低,尤其是延伸率偏低。这已成为制约低碳微合金超细晶钢在机械工程结构方面进行有效应用的关键问题所在。为此,本文以低碳微合金钢为主要研究对象,充分利用热模拟单道次/多道次试验,并借助金相组织、透射电镜、扫描电镜及其显微组织图像定量分析手段,对形变诱导相变的重要伴生相变(逆相变、亚动态相变)现象进行了重点研究。以期探明这些伴生相变对钢的显微组织、力学性能及钢材组织细晶提高率的内在影响规律,从而有望调整试验钢的显微组织并使其综合力学性能达到期望目标。本文主要研究内容及创新性工作:(1)针对现有形变诱导相变技术制备的超细晶钢中显微组织晶粒尺寸差异较大,但无法对其进行精确定量表征,继而难以进行有效工艺控制这一问题,笔者在对钢材晶粒组织图像的综合分析基础上,提出晶粒尺寸均匀度这一全新概念,并建立相应求解公式。以期方便、快速、精确地计算晶粒尺寸均匀度。要求该方法能自动实现对钢材晶粒粒径及其均匀度的高效测量、精确分类,且要求其测量精度为±0.001μm。(2)利用单道次、多道次热模拟试验来研究逆相变现象。逆相变实质上是形变诱导相变产生的超细晶铁素体于多道次轧制间隔等温过程中逆向转变成超细晶粒的奥氏体,继而转变为超细的内生铁素体。试验结果表明,变形量与保温时间的增加都有利于提高其单道次试验钢的细晶提高率(最高可达8.91%);多道次各间隔时间的增加亦有利于试验钢的细晶提高率,同时亦可使得其晶粒尺寸均匀度高达1.32。(3)利用单道次热模拟试验研究了亚动态相变及内生析出相对钢组织细晶率的影响。亚动态相变实质是主相变诱导形核的铁素体在等温过程中继续生长为超细晶铁素体。研究发现,亚动态相变的细晶提高率随变形后保温时间的增加而增加,这主要得益于内生析出相促使大量内生铁素体的形成。试验结果表明,单道次变形中,亚动态相变的细晶提高率最高可达到9.41%,同时亦可使得其晶粒尺寸均匀度高达1.38。最后,以上述研究结果为基础,利用试验室可逆轧机,成功制备出了晶粒尺寸及其均匀度分别为1.21μm,1.26,超细晶铁素体细晶率高达96.26%,抗拉强度高达753MPa的高均匀度超细晶粒微合金热轧钢板。
【关键词】：晶粒 均匀度 组织超细化 形变诱导相变 伴生相变
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG142.1;TG335.11
【目录】：

• 摘要4-6
• abstract6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 课题研究背景11-12
• 1.2 钢铁材料微合金化的研究进展12-15
• 1.2.1 微合金钢组织超细化13-14
• 1.2.2 微合金元素含量对钢强韧性及变形抗力的影响14-15
• 1.3 形变诱导铁素体相变技术（DIFT）15-18
• 1.4 本课题主要研究内容18-19
• 第二章 试验材料及方法19-24
• 2.1 试验材料19
• 2.2 试验方案19-21
• 2.2.1 单道次热模拟试验20
• 2.2.2 多道次热模拟试验20-21
• 2.3 实验室轧制试验21-22
• 2.4 组织观察与性能检测22-23
• 2.5 力学性能测试23-24
• 第三章 晶粒均匀度自动测量及其定量表征方法研究24-34
• 引言24
• 3.1 晶粒均匀度自动测量及其表征方法研究24-26
• 3.1.1 本研究基本思路分析24-26
• 3.2 晶粒均匀度求解公式建立26-27
• 3.2.1 晶粒面积计算方法26-27
• 3.2.2 晶粒粒径计算方法27
• 3.3 晶粒均匀度的自动测量表征分类及其应用27-33
• 3.3.1 本系统工程应用实例分析31-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第四章 逆相变对低碳微合金钢细晶提高率的影响研究34-48
• 引言34
• 4.1 DIFT逆相变的动力学思考34-35
• 4.2 单道次变形试验结果分析35-41
• 4.2.1 合金元素对DIFT逆相变的影响分析35-38
• 4.2.2 变形量对DIFT逆相变的影响分析38-40
• 4.2.3 DIFT逆相变的细晶提高率分析40-41
• 4.3 多道次变形试验结果分析41-47
• 4.3.1 变形道次对DIFT逆相变的影响分析41-43
• 4.3.2 变形温度对DIFT逆相变组织细晶规律分析43-45
• 4.3.3 道次间隔时间对逆相变组织细晶规律分析45-47
• 4.4 本章小结47-48
• 第五章 亚动态相变及内生析出相对钢细晶提高率的影响研究48-60
• 引言48
• 5.1 DIFT亚动态相变行为研究48-50
• 5.1.1 DIFT亚动态相变的动力学思考48-49
• 5.1.2 DIFT逆相变和亚动态相变之间的关系49-50
• 5.2 单道次变形试验结果分析50-51
• 5.2.1 DIFT亚动态相变对细晶提高率的影响分析50-51
• 5.3 内生析出相形核机制研究51-53
• 5.4 内生析出相对超细晶提高率的影响分析53-56
• 5.4.1 M（C,N)的析出对组织细化的影响分析54-56
• 5.5 保温过程中的内生析出相分析56-59
• 5.5.1 保温过程中内生析出相的粒度分析56-57
• 5.5.2 内生析出相的分布均匀度分析57-59
• 5.6 本章小结59-60
• 第六章 高晶粒均匀度超细晶微合金热轧钢板的研制60-70
• 引言60
• 6.1 晶粒高均匀度的超细晶热轧钢板的研制60-65
• 6.1.1 高晶粒均匀度微合金钢板的成分和热轧工艺设计61-65
• 6.2 轧制工艺的关键工艺参数对试验钢的组织性能影响65-66
• 6.2.1 试验钢的金相组织变化规律65-66
• 6.3 轧制工艺的关键工艺参数对试验钢力学性能的影响66-69
• 6.3.1 轧制工艺对力学性能的影响66-67
• 6.3.2 轧制工艺对试验钢板冷弯性能的影响分析67-69
• 6.4 本章小结69-70
• 第七章 结论与展望70-72
• 7.1 主要结论70-71
• 7.2 后续研究工作建议71-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-77
• 攻读学位期间所获科研成果77

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