铌对高碳钢正火态和退火态组织的影响
发布时间：2021-12-29 01:59
铌作为钢中最典型的微合金化元素之一,可显著改善高碳钢的组织和性能。但是关于铌对高碳钢组织影响的研究还不深入,铌在高碳钢中的存在形式也不明确。因此对铌对高碳钢的应用设计了碳含量为0.86%不含铌和碳含量为0.86%铌含量为0.04%的两种钢作为研究对象,通过正火热处理和退火热处理实验,采用金相显微镜、扫描电子显微镜观察高碳钢的先共析渗碳体和球化渗碳体组织,研究铌对珠光体相变的影响规律和铌对传统退火工艺下渗碳体的影响,探究出铌对高碳钢组织的影响。并通过电子探针等分析测试方法,探究出铌在高碳钢中的存在形式及其规律,揭示出铌的偏聚和对珠光体片层间距影响的原因。本文还通过第一性原理计算,利用Materials Studio软件,从理论层面计算出铌在高碳钢奥氏体和高温渗碳体中的分配焓,探究铌的存在形式。通过实验与理论的结合,探寻铌在高碳钢中的存在状态及其对奥氏体的影响。针对含铌钢和不含铌钢的正火态组织进行金相和扫描电镜观察,发现不含铌钢的金相组织出现少量的先共析渗碳体,而含铌钢则不会出现。通过XRD衍射分析发现,由于加入0.04%的铌,由过共析钢变为了亚共析钢,使共析点向右移动,原来的二次渗碳体组...
【文章来源】： 昆明理工大学云南省
【文章页数】：93 页
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 高碳钢的发展历程
1.3 合金元素在高碳钢中的作用
1.3.1 常用微合金元素在高碳钢中的应用
1.3.2 铌在高碳钢中的作用
1.4 铌的加入对高碳钢显微组织和性能的影响
1.4.1 铌对高碳钢珠光体的影响规律
1.4.2 铌对高碳钢渗碳体的影响规律
1.5 元素在钢中偏聚行为的研究现状
1.5.1 偏聚的分类
1.5.2 影响偏聚的因素
1.5.3 元素偏聚现象的表征手段
1.5.4 铌在高碳钢中的偏聚
1.6 第一性原理在钢铁材料研究中的应用
1.7 本课题的研究背景及意义
1.8 本文主要研究内容
第二章 实验材料及研究方法
2.1 技术路线
2.2 实验材料
2.3 热处理实验及方法
2.3.1 铌在高碳钢中的固溶与原始奥氏体晶粒观察
2.3.2 正火热处理工艺
2.3.3 铌在正火态下存在形式的观察
2.3.4 铌在高温奥氏体相中的存在形式观察
2.3.5 退火热处理工艺
2.4 分析测试方法
2.4.1 显微组织观察（OM）
2.4.2 X射线衍射仪分析（XRD）
2.4.3 扫描电子显微镜分析（SEM）
2.4.4 电子探针分析（EPMA）
2.5 硬度测试
2.6 第一性原理方法简介
2.6.1 第一性原理方法
2.6.2 密度泛函数理论
2.6.3 Materials Studio软件及应用模块简介
第三章 铌和加热温度对高碳钢正火态组织的影响
3.1 铌对高碳钢正火态组织和硬度的影响
3.1.1 高碳钢中物相的确定
3.1.2 正火态显微硬度
3.2 加热温度对试验钢组织的影响
3.2.1 正火温度对原始奥氏体相晶粒的影响
3.2.2 正火温度对铌微合金化钢组织的影响
3.3 正火温度对铌的存在形式的影响
3.3.1 铌在高碳钢中的定性分析
3.3.2 全固溶温度下铌的存在形式
3.3.3 铌在高温奥氏体相中存在形式的研究
3.3.4 铌在正火态下存在形式的研究
3.4 讨论与分析
3.4.1 铌对共析点的影响
3.4.2 铌对高温奥氏体相晶粒的影响
3.4.3 加热温度对含铌钢正火态组织的影响
3.4.4 铌在高温奥氏体相向正火态常温相转变时的存在变化
3.4.5 铌对珠光体片层间距的影响
3.5 本章小结
第四章 铌对高碳钢退火态组织的影响
4.1 铌对高碳钢退火态下渗碳体形貌的影响规律
4.1.1 铌对传统退火工艺的实验结果分析
4.1.2 退火态下微观组织分析
4.2 退火组织的能谱分析
4.3 含铌钢最佳球化渗碳体的研究
4.4 退火态显微硬度
4.5 分析与讨论
4.5.1 铌对退火组织的影响
4.5.2 温度对球化渗碳体的影响规律
4.5.3 保温时间对含铌钢渗碳体组织的影响
4.6 本章小结
第五章 铌在高碳钢中分配行为的第一性原理研究
5.1 计算模型与方法
5.1.1 计算方法
5.1.2 模型的建立与优化
5.2 铌原子在γ-Fe和 Fe3C晶胞模型中的分析
5.2.1 Nb原子在γ-Fe（C）和Fe3C中的占位分析
5.2.2 Nb在 γ-Fe和 Fe3C中的分配行为研究
5.3 Mulliken电荷布居数
5.4 重叠聚居数
5.5 态密度分析
5.6 差分电荷密度分析
5.7 讨论
5.8 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
附录A 攻读硕士学位期间发表论文情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]提高SWRH82B盘条质量的工艺实践 [J]. 张治华,张亭. 包钢科技. 2018(03)
[2]合金元素V对82B高碳钢组织与性能的影响 [J]. 林丽红,宋季耘. 铸造技术. 2018(06)
[3]退火工艺对含Nb高强无取向硅钢组织及性能的影响 [J]. 黄俊,罗海文. 金属学报. 2018(03)
[4]结构钢的回火脆性综述 [J]. 凌纯,姚智颖. 热加工工艺. 2018(02)
[5]82B高强度钢盘条冷拔断裂的分析和工艺控制 [J]. 李玮,白宗奇. 特殊钢. 2017(04)
[6]钒、铬微合金化对高碳钢微观组织与力学性能的影响 [J]. 袁新建,李慈,汪浩东,梁雪波,曾丁丁,谢朝杰. 材料导报. 2017(08)
[7]钢的晶界区弹性模量计算 [J]. 张海龙,高怡斐,徐庭栋. 钢铁研究学报. 2017(04)
[8]稀土元素在α-Fe和Fe3C中分配行为的第一性原理研究 [J]. 熊辉辉,张慧宁. 物理学报. 2016(24)
[9]Inconel718高温合金中析出相演变研究进展 [J]. 刘永长,郭倩颖,李冲,梅云鹏,周晓胜,黄远,李会军. 金属学报. 2016(10)
[10]Nb微合金化对高碳钢组织和性能的影响 [J]. 孙曼丽,江波,陈刚,杨丽珠,钟斌. 金属热处理. 2016(04)
博士论文
[1]铁基材料物性的第一性原理计算[D]. 麻焕锋.西南交通大学. 2010
硕士论文
[1]微钒合金化对82B钢组织与性能的影响[D]. 顾自有.兰州理工大学. 2016
[2]无间隙原子钢中磷的晶界偏聚及其对材料脆性的影响[D]. 赵禹.哈尔滨工业大学. 2014
[3]基于第一性原理研究重轨钢中铌对渗碳体结构和力学性能的影响[D]. 屈健.内蒙古科技大学. 2014
[4]含P高强IF钢中P的偏聚及析出行为[D]. 朱微微.武汉科技大学. 2014
[5]钢中残余铜元素对钢热加工性能的影响研究[D]. 杨小平.贵州大学. 2009
本文编号：3555172
【文章来源】： 昆明理工大学云南省
【文章页数】：93 页
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 高碳钢的发展历程
1.3 合金元素在高碳钢中的作用
1.3.1 常用微合金元素在高碳钢中的应用
1.3.2 铌在高碳钢中的作用
1.4 铌的加入对高碳钢显微组织和性能的影响
1.4.1 铌对高碳钢珠光体的影响规律
1.4.2 铌对高碳钢渗碳体的影响规律
1.5 元素在钢中偏聚行为的研究现状
1.5.1 偏聚的分类
1.5.2 影响偏聚的因素
1.5.3 元素偏聚现象的表征手段
1.5.4 铌在高碳钢中的偏聚
1.6 第一性原理在钢铁材料研究中的应用
1.7 本课题的研究背景及意义
1.8 本文主要研究内容
第二章 实验材料及研究方法
2.1 技术路线
2.2 实验材料
2.3 热处理实验及方法
2.3.1 铌在高碳钢中的固溶与原始奥氏体晶粒观察
2.3.2 正火热处理工艺
2.3.3 铌在正火态下存在形式的观察
2.3.4 铌在高温奥氏体相中的存在形式观察
2.3.5 退火热处理工艺
2.4 分析测试方法
2.4.1 显微组织观察（OM）
2.4.2 X射线衍射仪分析（XRD）
2.4.3 扫描电子显微镜分析（SEM）
2.4.4 电子探针分析（EPMA）
2.5 硬度测试
2.6 第一性原理方法简介
2.6.1 第一性原理方法
2.6.2 密度泛函数理论
2.6.3 Materials Studio软件及应用模块简介
第三章 铌和加热温度对高碳钢正火态组织的影响
3.1 铌对高碳钢正火态组织和硬度的影响
3.1.1 高碳钢中物相的确定
3.1.2 正火态显微硬度
3.2 加热温度对试验钢组织的影响
3.2.1 正火温度对原始奥氏体相晶粒的影响
3.2.2 正火温度对铌微合金化钢组织的影响
3.3 正火温度对铌的存在形式的影响
3.3.1 铌在高碳钢中的定性分析
3.3.2 全固溶温度下铌的存在形式
3.3.3 铌在高温奥氏体相中存在形式的研究
3.3.4 铌在正火态下存在形式的研究
3.4 讨论与分析
3.4.1 铌对共析点的影响
3.4.2 铌对高温奥氏体相晶粒的影响
3.4.3 加热温度对含铌钢正火态组织的影响
3.4.4 铌在高温奥氏体相向正火态常温相转变时的存在变化
3.4.5 铌对珠光体片层间距的影响
3.5 本章小结
第四章 铌对高碳钢退火态组织的影响
4.1 铌对高碳钢退火态下渗碳体形貌的影响规律
4.1.1 铌对传统退火工艺的实验结果分析
4.1.2 退火态下微观组织分析
4.2 退火组织的能谱分析
4.3 含铌钢最佳球化渗碳体的研究
4.4 退火态显微硬度
4.5 分析与讨论
4.5.1 铌对退火组织的影响
4.5.2 温度对球化渗碳体的影响规律
4.5.3 保温时间对含铌钢渗碳体组织的影响
4.6 本章小结
第五章 铌在高碳钢中分配行为的第一性原理研究
5.1 计算模型与方法
5.1.1 计算方法
5.1.2 模型的建立与优化
5.2 铌原子在γ-Fe和 Fe3C晶胞模型中的分析
5.2.1 Nb原子在γ-Fe（C）和Fe3C中的占位分析
5.2.2 Nb在 γ-Fe和 Fe3C中的分配行为研究
5.3 Mulliken电荷布居数
5.4 重叠聚居数
5.5 态密度分析
5.6 差分电荷密度分析
5.7 讨论
5.8 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
附录A 攻读硕士学位期间发表论文情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]提高SWRH82B盘条质量的工艺实践 [J]. 张治华,张亭. 包钢科技. 2018(03)
[2]合金元素V对82B高碳钢组织与性能的影响 [J]. 林丽红,宋季耘. 铸造技术. 2018(06)
[3]退火工艺对含Nb高强无取向硅钢组织及性能的影响 [J]. 黄俊,罗海文. 金属学报. 2018(03)
[4]结构钢的回火脆性综述 [J]. 凌纯,姚智颖. 热加工工艺. 2018(02)
[5]82B高强度钢盘条冷拔断裂的分析和工艺控制 [J]. 李玮,白宗奇. 特殊钢. 2017(04)
[6]钒、铬微合金化对高碳钢微观组织与力学性能的影响 [J]. 袁新建,李慈,汪浩东,梁雪波,曾丁丁,谢朝杰. 材料导报. 2017(08)
[7]钢的晶界区弹性模量计算 [J]. 张海龙,高怡斐,徐庭栋. 钢铁研究学报. 2017(04)
[8]稀土元素在α-Fe和Fe3C中分配行为的第一性原理研究 [J]. 熊辉辉,张慧宁. 物理学报. 2016(24)
[9]Inconel718高温合金中析出相演变研究进展 [J]. 刘永长,郭倩颖,李冲,梅云鹏,周晓胜,黄远,李会军. 金属学报. 2016(10)
[10]Nb微合金化对高碳钢组织和性能的影响 [J]. 孙曼丽,江波,陈刚,杨丽珠,钟斌. 金属热处理. 2016(04)
博士论文
[1]铁基材料物性的第一性原理计算[D]. 麻焕锋.西南交通大学. 2010
硕士论文
[1]微钒合金化对82B钢组织与性能的影响[D]. 顾自有.兰州理工大学. 2016
[2]无间隙原子钢中磷的晶界偏聚及其对材料脆性的影响[D]. 赵禹.哈尔滨工业大学. 2014
[3]基于第一性原理研究重轨钢中铌对渗碳体结构和力学性能的影响[D]. 屈健.内蒙古科技大学. 2014
[4]含P高强IF钢中P的偏聚及析出行为[D]. 朱微微.武汉科技大学. 2014
[5]钢中残余铜元素对钢热加工性能的影响研究[D]. 杨小平.贵州大学. 2009
本文编号：3555172
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