一种Q-P-T热处理的新工艺研究

发布时间：2017-11-01 09:09

  本文关键词：一种Q-P-T热处理的新工艺研究

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【摘要】：从保护环境,节约能源角度来看,国家需要大力研发低成本且高强塑性的第三代先进高强钢,以此来实现汽车用钢的轻量化。本文根据徐祖耀院士提出了通过淬火-碳分配-回火(Q-P-T)热处理工艺,结合热变形技术,提出经过热变形、马氏体相变和碳分配的设计思想。本文设计的中碳钢的成分为0.41C-0.24Si-0.58Mn-0.88Cr-0.014Ni(wt.%),经过热处理过程,来研究实验钢的力学性能,利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和力学性能测试方法,来测定实验钢的显微组织与力学性能。本文的主要研究内容和研究成果如下:(1)设计出实验钢的成分为Fe-0.41C-0.24Si-0.58Mn-0.88Cr-0.014Ni(wt.%),结合热变形、相变和碳分配热处理思想,试验工艺为:将实验钢加热到奥氏体区保温使组织变得均匀,然后进行热变形产生动态再结晶产生晶粒细化。然后快速淬火到Ms和Mf之间某一温度,再进行回火处理使得马氏体中的碳充分扩散到残余奥氏体中,得到富碳残余奥氏体。(2)热变形下,Q-P-T热处理得到的钢的显微组织为板条马氏体组织和残余奥氏体。当回火时间较长时,组织中的残余奥氏体会发生分解得到ε-碳化物和渗碳体。经过XRD测试,经过变形的Q-P-T钢中可以得到更多的残余奥氏体,同时残余奥氏体的存在有效的阻碍了裂纹扩展,提高钢的塑性。(3)通过力学性能的测试,在300℃淬火,400℃回火/30s得到的强塑积最大达到27.15GPa%,这些力学性能满足了第三代先进高强度钢的要求。热变形+Q-P-T热处理得到的组织为板条马氏体和残余奥氏体,这种复相组织的存在,既保证了钢拥有高的强度,又保证了好的塑性。残余奥氏体在变形过程中会产生相变诱发塑性效应和残余奥氏体阻碍裂纹扩展效应,这两个效应的存在保证了钢具有优良的塑性。本文中的实验钢经过热变形后再在不同Q-P-T条件下进行热处理,实验钢的力学性能得到了很大提高,相较于传统的热处理工艺,这种热处理工艺拓宽了钢的适用范围。
【关键词】：先进高强度钢 热变形 淬火-分配-回火工艺 强塑积 显微组织 力学性能
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG161
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题背景及意义10-12
• 1.2 先进高强钢的发展历史与研究现状12-15
• 1.2.1 双相钢13
• 1.2.2 相变诱发塑性(TRIP)钢13
• 1.2.3 马氏体钢13
• 1.2.4 孪晶诱发塑性(TWIP)钢13-14
• 1.2.5 Q&P钢14-15
• 1.3 Q-P-T钢的研究现状15-17
• 1.4 钢的强化机制17-18
• 1.5 本文研究内容18-20
• 第2章 实验方案20-30
• 2.1 实验钢的成分设计20-21
• 2.2 实验钢的组织设计21
• 2.3 实验目的21-22
• 2.4 热模拟实验22-28
• 2.4.1 实验钢相变点的测定22-23
• 2.4.2 热变形+Q-P-T热处理参数的确定23-28
• 2.5 显微组织观察28
• 2.6 残余奥氏体的测定28
• 2.7 机械性能的测定28-29
• 2.8 本章小结29-30
• 第3章 Q-P-T热处理钢的微观组织分析30-47
• 3.1 动态再结晶30-32
• 3.2 热变形后Q-P-T热处理实验过程32-34
• 3.3 不同热处理条件下的显微组织34-46
• 3.3.1 不同淬火温度下的显微组织34-39
• 3.3.2 不同回火/碳分配时间下的显微组织39-44
• 3.3.3 一步法Q&P热处理微观组织44-45
• 3.3.4 无变形Q-P-T钢的微观组织45-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第4章Q-P-T热处理钢的力学性能分析47-54
• 4.1 不同淬火温度下的力学性能47-49
• 4.2 不同回火/碳分配时间下的力学性能49-51
• 4.3 一步法Q&P热处理的钢的力学性能51-52
• 4.4 无变形Q-P-T钢的力学性能52
• 4.5 本章小结52-54
• 第5章Q-P-T钢的强韧化机理研究54-61
• 5.1 细晶强化对Q-P-T钢的影响54-56
• 5.2 残余奥氏体对钢的影响56-59
• 5.2.1 Q-P-T钢中残余奥氏体的含量56-58
• 5.2.2 残余奥氏体对钢塑性的影响58-59
• 5.3 相变强化对钢的影响59
• 5.4 本章小结59-61
• 结论61-63
• 参考文献63-67
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果67-68
• 致谢68-69
• 作者简介69

【参考文献】

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本文编号：1126147