铌对贝氏体高强钢组织与性能的影响
发布时间：2022-01-19 01:44
本文主要研究了 Nb微合金化对Mn-Si-Cr系贝氏体钢的影响。在Mn-Si-Cr系贝氏体钢合金成分基础上,利用Nb微合金化技术与Mn系贝氏体钢的相变理论相结合,通过研究Nb微合金化对相变动力学、热处理工艺、强韧化机制及抗磨损性能等方面的影响,以期获得适合Nb微合金化贝氏体钢的优化特征参数,为贝氏体钢的推广应用提供理论与技术支持。获得主要的研究结果如下:Nb微合金化可提高Mn-Si-Cr系贝氏体钢的相变点（Ac1、Ac3、Ms）。在连续冷却转变曲线上,扩大了高温铁素体和珠光体相变的温度区间和冷速范围,同时提高了贝氏体形成的温度区间,但却缩小了贝氏体形成的临界冷速。Nb固溶/析出量对高温相变产物的类型和含量的影响较大。奥氏体化温度越高,Nb固溶到奥氏体中的含量越多,增加奥氏体的稳定性,延缓高温相变。奥氏体化温度对最终的相变组织具有一定影响。在所采取工艺条件下,Nb微合金化贝氏体钢中有碳化铌第二相析出物,其粒径较小,约在10 nm左右。Nb微合金化可将原奥氏体晶粒尺寸由29 μm细化至18μm左右,具有明显的细化效果。Nb微合金化后,奥氏体化后在高冷速（油冷和水冷）下的性能改善效果明显,该...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１热机械过程中Ｎｂ的不同作用??Ｆｉｇ．?１－１?Ｆｕｎｃｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｎｂ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ?ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ??
固溶的原子——？保留为随后热处理—？可能进一步沉淀强化??图１－１热机械过程中Ｎｂ的不同作用??Ｆｉｇ．?１－１?Ｆｕｎｃｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｎｂ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ?ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ??１．２．３?Ｎｂ在奥氏体化过程中的溶解规律??Ｎｂ微合金化钢中，加热温度和保温时间直接影响第二相粒子的固溶／析出量和??第二相粒子的尺寸［２１］。目前主要运用Ｔｈｅｒｍａｌ－Ｃａｌｅ热力学软件或固溶积公式来预??测Ｎｂ碳氮化物的固溶／析出量随温度的变化规律。有关研宄的预测结果表明［２２］，??在低温温度范围内，随着温度的增加，Ｎｂ（Ｃ，Ｎ）粒子的体积分数缓慢的减少；到??达某一温度后再升高温度，Ｎｂ（Ｃ，Ｎ）粒子的体积分数急剧的降低直到第二相粒子??完全溶解；同样，随着温度的降低，Ｎｂ微合金化钢中不断析出Ｎｂ（Ｃ，Ｎ）粒子。Ｆｕ??等［２３］研究的基本组成成分为Ｆｅ－０．０８Ｃ－０．００８Ｎ－０．０９Ｎｂ的低碳贝氏体钢中，揭示了??Ｎｂ的固溶／析出量随温度的变化规律（图１－２），即在某一奥氏体化温度下，粒子达??到平衡体积分数后
晶界运动的阻力越大，奥氏体晶粒越细小。?－??在热处理工艺过程中，固溶于奥氏体中的溶质Ｎｂ往往偏聚在晶界处（图１－５），??在奥氏体化过程中，晶界要移动，必须拖着晶界处的Ｎｂ原子一起移动，那么就会??降低晶界迁移速率，？因此溶质Ｎｂ原子强烈的溶质拖曳效应阻碍奥氏体晶界的迁??移，阻碍变形奧氏体的再结晶与回复，也起到细化晶粒的作用［３６］。冯春等［４２］研究??的轧后空冷ＦＧＢＡ／Ｂ（３Ａ复相钢中，加入０．０２％的Ｎｂ元素主要由于固溶Ｎｂ的拖曳效??应使原奥氏体晶粒由４０?ｊｉｍ细化至２０?｜ｉｍ。??５０?１００?１５０?２００?２５０?３００?３５０?４００?４５０??Ｋｉｎｅｔｉｃ?ｅｎｅｒｇｙ?（ｋｅＶ）??图１－５?（ａ）?ＡＥＳ分析原奥氏体晶界；（ｂ）ＡＥＳ分析（ａ）图中标记位置的光谱图［３６］??Ｆｉｇ．?１－５?（ａ）?ｐｒｉｏｒ?ａｕｓｔｅｎｉｔｅ?ｇｒａｉｎ?ａｎａｌｙｚｅｄ?ｂｙ?ＡＥＳ?ａｎｄ?（ｂ）?ｔｈｅ?ＡＥＳ?ｓｐｅｃｔｒａ?ａｃｑｕｉｒｅｄ?ｆｒｏｍ?１０?ｎｍ??ｂｅｌｏｗ?ｔｈｅ?ｓｕｒｆａｃｅ?ａｔ?ｔｈｅ?ｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｍａｒｋｅｄ?ｉｎ?（ａ）［３６］??两种效应结合起来可以显著的细化奥氏体晶粒［２３］，如图１－６所示。Ｎｂ微合金??化钢在高温热轧前固溶于奥氏体中，溶质Ｎｂ的拖拽作用可阻碍原奥氏体晶粒的长??大
【参考文献】：
期刊论文
[1]Nb微合金化对高碳钢线材组织和性能的影响[J]. 程四华,周德,孔祥涛,孙齐松. 轧钢. 2017(03)
[2]1000MPa级Nb-Ti微合金化超高强度钢加热制度研究[J]. 惠亚军,潘辉,李文远,刘锟,陈斌,崔阳. 金属学报. 2017(02)
[3]含Nb高碳钢的奥氏体晶粒长大模型[J]. 王猛,王晓晨,程四华,李龙飞. 材料热处理学报. 2016(04)
[4]Tempering Behavior of Ductile 1700 MPa Mn-Si-Cr-C Steel Treated by Quenching and Partitioning Process Incorporating Bainite Formation[J]. Guhui Gao,Han Zhang,Xiaolu Gui,Zhunli Tan,Bingzhe Bai. Journal of Materials Science & Technology. 2015(02)
[5]Nb对中碳钢相变和组织细化的影响[J]. 吴斯,李秀程,张娟,尚成嘉. 金属学报. 2014(04)
[6]回火温度对Mn系低碳贝氏体钢的低温韧性的影响[J]. 高古辉,张寒,白秉哲. 金属学报. 2011(05)
[7]Effect of Nb on the dynamic recrystallization behavior of high-grade pipeline steels[J]. Tao Niu1,2), Yong-lin Kang1,2), Hong-wei Gu1,2), Yu-qun Yin3), Ming-liang Qiao3), and Jin-xing Jiang3) 1) School of Materials Science and Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 2) State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials, University of Science and Technology Beijing, Beijing 10083, China 3) Nanjing Iron and Steel Co. Ltd., Nanjing 210035, China. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2010(06)
[8]回火温度对1500MPa级直接淬火钢组织与性能的影响[J]. 王立军,蔡庆伍,武会宾,余伟. 北京科技大学学报. 2010(09)
[9]加热温度对含Nb中碳钢奥氏体晶粒长大的影响[J]. 赵英利,时捷,曹文全,惠卫军,谢刚. 材料热处理学报. 2010(04)
[10]0.02%Nb空冷仿晶界型铁素体/粒状贝氏体复相钢的相变及强韧性[J]. 冯春,方鸿生,白秉哲,郑燕康. 金属学报. 2010(04)
博士论文
[1]含Nb低合金高强度耐磨钢强韧化与冲击磨损性能研究[D]. 张国庆.北京科技大学 2015
[2]低碳Mn系空冷贝氏体钢的强韧性优化研究[D]. 王勇围.清华大学 2009
硕士论文
[1]热处理工艺对含Nb高碳钢组织性能的影响[D]. 何江.昆明理工大学 2012
本文编号：3595982
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１热机械过程中Ｎｂ的不同作用??Ｆｉｇ．?１－１?Ｆｕｎｃｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｎｂ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ?ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ??
固溶的原子——？保留为随后热处理—？可能进一步沉淀强化??图１－１热机械过程中Ｎｂ的不同作用??Ｆｉｇ．?１－１?Ｆｕｎｃｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｎｂ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ?ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ??１．２．３?Ｎｂ在奥氏体化过程中的溶解规律??Ｎｂ微合金化钢中，加热温度和保温时间直接影响第二相粒子的固溶／析出量和??第二相粒子的尺寸［２１］。目前主要运用Ｔｈｅｒｍａｌ－Ｃａｌｅ热力学软件或固溶积公式来预??测Ｎｂ碳氮化物的固溶／析出量随温度的变化规律。有关研宄的预测结果表明［２２］，??在低温温度范围内，随着温度的增加，Ｎｂ（Ｃ，Ｎ）粒子的体积分数缓慢的减少；到??达某一温度后再升高温度，Ｎｂ（Ｃ，Ｎ）粒子的体积分数急剧的降低直到第二相粒子??完全溶解；同样，随着温度的降低，Ｎｂ微合金化钢中不断析出Ｎｂ（Ｃ，Ｎ）粒子。Ｆｕ??等［２３］研究的基本组成成分为Ｆｅ－０．０８Ｃ－０．００８Ｎ－０．０９Ｎｂ的低碳贝氏体钢中，揭示了??Ｎｂ的固溶／析出量随温度的变化规律（图１－２），即在某一奥氏体化温度下，粒子达??到平衡体积分数后
晶界运动的阻力越大，奥氏体晶粒越细小。?－??在热处理工艺过程中，固溶于奥氏体中的溶质Ｎｂ往往偏聚在晶界处（图１－５），??在奥氏体化过程中，晶界要移动，必须拖着晶界处的Ｎｂ原子一起移动，那么就会??降低晶界迁移速率，？因此溶质Ｎｂ原子强烈的溶质拖曳效应阻碍奥氏体晶界的迁??移，阻碍变形奧氏体的再结晶与回复，也起到细化晶粒的作用［３６］。冯春等［４２］研究??的轧后空冷ＦＧＢＡ／Ｂ（３Ａ复相钢中，加入０．０２％的Ｎｂ元素主要由于固溶Ｎｂ的拖曳效??应使原奥氏体晶粒由４０?ｊｉｍ细化至２０?｜ｉｍ。??５０?１００?１５０?２００?２５０?３００?３５０?４００?４５０??Ｋｉｎｅｔｉｃ?ｅｎｅｒｇｙ?（ｋｅＶ）??图１－５?（ａ）?ＡＥＳ分析原奥氏体晶界；（ｂ）ＡＥＳ分析（ａ）图中标记位置的光谱图［３６］??Ｆｉｇ．?１－５?（ａ）?ｐｒｉｏｒ?ａｕｓｔｅｎｉｔｅ?ｇｒａｉｎ?ａｎａｌｙｚｅｄ?ｂｙ?ＡＥＳ?ａｎｄ?（ｂ）?ｔｈｅ?ＡＥＳ?ｓｐｅｃｔｒａ?ａｃｑｕｉｒｅｄ?ｆｒｏｍ?１０?ｎｍ??ｂｅｌｏｗ?ｔｈｅ?ｓｕｒｆａｃｅ?ａｔ?ｔｈｅ?ｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｍａｒｋｅｄ?ｉｎ?（ａ）［３６］??两种效应结合起来可以显著的细化奥氏体晶粒［２３］，如图１－６所示。Ｎｂ微合金??化钢在高温热轧前固溶于奥氏体中，溶质Ｎｂ的拖拽作用可阻碍原奥氏体晶粒的长??大
【参考文献】：
期刊论文
[1]Nb微合金化对高碳钢线材组织和性能的影响[J]. 程四华,周德,孔祥涛,孙齐松. 轧钢. 2017(03)
[2]1000MPa级Nb-Ti微合金化超高强度钢加热制度研究[J]. 惠亚军,潘辉,李文远,刘锟,陈斌,崔阳. 金属学报. 2017(02)
[3]含Nb高碳钢的奥氏体晶粒长大模型[J]. 王猛,王晓晨,程四华,李龙飞. 材料热处理学报. 2016(04)
[4]Tempering Behavior of Ductile 1700 MPa Mn-Si-Cr-C Steel Treated by Quenching and Partitioning Process Incorporating Bainite Formation[J]. Guhui Gao,Han Zhang,Xiaolu Gui,Zhunli Tan,Bingzhe Bai. Journal of Materials Science & Technology. 2015(02)
[5]Nb对中碳钢相变和组织细化的影响[J]. 吴斯,李秀程,张娟,尚成嘉. 金属学报. 2014(04)
[6]回火温度对Mn系低碳贝氏体钢的低温韧性的影响[J]. 高古辉,张寒,白秉哲. 金属学报. 2011(05)
[7]Effect of Nb on the dynamic recrystallization behavior of high-grade pipeline steels[J]. Tao Niu1,2), Yong-lin Kang1,2), Hong-wei Gu1,2), Yu-qun Yin3), Ming-liang Qiao3), and Jin-xing Jiang3) 1) School of Materials Science and Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 2) State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials, University of Science and Technology Beijing, Beijing 10083, China 3) Nanjing Iron and Steel Co. Ltd., Nanjing 210035, China. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2010(06)
[8]回火温度对1500MPa级直接淬火钢组织与性能的影响[J]. 王立军,蔡庆伍,武会宾,余伟. 北京科技大学学报. 2010(09)
[9]加热温度对含Nb中碳钢奥氏体晶粒长大的影响[J]. 赵英利,时捷,曹文全,惠卫军,谢刚. 材料热处理学报. 2010(04)
[10]0.02%Nb空冷仿晶界型铁素体/粒状贝氏体复相钢的相变及强韧性[J]. 冯春,方鸿生,白秉哲,郑燕康. 金属学报. 2010(04)
博士论文
[1]含Nb低合金高强度耐磨钢强韧化与冲击磨损性能研究[D]. 张国庆.北京科技大学 2015
[2]低碳Mn系空冷贝氏体钢的强韧性优化研究[D]. 王勇围.清华大学 2009
硕士论文
[1]热处理工艺对含Nb高碳钢组织性能的影响[D]. 何江.昆明理工大学 2012
本文编号：3595982
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3595982.html
