铁素体温变形Cr-Ti-B系微碳钢动态应变时效与组织调控
发布时间：2021-03-08 08:47
运用铁素体区轧制技术生产的先进高强钢（AHSS）较常规奥氏体区轧制的产品相比提高了其强度,并且铁素体区轧制生产的轧板具有较好的深冲性能。对铁素体区轧制后的薄板进一步加工而得的冷轧和退火产品,其深冲性能会有进一步的提升。但在温轧过程中固溶C含量的存在导致应力应变曲线出现负的应变敏感系数和动态应变时效（DSA）。因此本文以Cr-Ti-B系微碳钢为研究对象,利用SEM、EBSD和TEM等技术系统研究了合金元素和变形工艺对DSA行为的影响,揭示DSA的形成规律和产生机制以及在变形过程中的组织和织构演变。继而进一步丰富微碳钢的深冲织构强化理论,为实现AHSS的轻量化提供理论支撑。本研究的主要研究结果如下:（1）Cr-Ti-B系微碳钢在低温变形过程中,在300-450℃的变形温度区间内出现锯齿波动和动态应变时效现象（DSA）。DSA效应产生的原因在于溶质原子与可动位错的交互作用和析出相钉扎位错,阻碍位错的运动。高含量Cr元素的添加会降低出现锯齿现象的临界激活能,和促进碳化物的析出使得峰值应力平台得以平缓和提高动态应变时效现象出现的温度区间。（2）Cr-Ti-B系微碳钢低温轧制组织结果表明,在低温轧...
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铁素体区轧制与常规工艺的对比[18]
第一章绪论3图1.1铁素体区轧制与常规工艺的对比[18]1.2.2铁素体区变形研究热点及发展方向铁素体区轧制工艺与常规工艺的最大区别在精轧温度的要求上，常规工艺的精轧温度在完全奥氏体温度以上，而铁素体轧制严格要求其轧制温度在Ar3以下。图1.2给出了不同钢种的屈服强度随轧制温度的变化情况。由图1.2可见，当碳含量小于0.04%的钢种，在850~900℃的轧制温度范围内，钢种的屈服应力会随温度的降低而降低，但在当碳含量高于0.04%时，屈服应力则会随轧制温度的减低而升高，导致轧制压力升高，变形困难，无法确保轧制过程的稳定进行。723℃时铁素体区域的碳含量为0.0218%，通常可将碳的含量放宽到0.035%。并在实际操作中碳含量可以控制在0.04%以下。因此，铁素体轧制工艺适用于微碳钢、极低碳钢、无间隙原子钢等。其他钢种通常在铁素体区轧制时会造成轧制力的增加，对于设备刚度、强度和能力的要求将会提高，因此在其他钢种在铁素体区轧制的研究和应用是极为困难的。图1.2不同钢种屈服强度随轧制温度变化的比较图[19]当前，在实际的工业化情况中，适合铁素体轧制的产品主要是热轧薄带钢，属无老化、软而有韧性的钢种。根据钢材的卷取温度制度和冷却方式的不同可制定3种典型的铁素体轧制工艺，如图1.3所示。再结晶铁素体工艺终轧温度大于700℃，其产品规格较广，并成品依据用途后续可冷轧、退火和超薄带以热带冷。硬化铁素体工艺的终轧温度低，在600℃以下，其成品规格在2mm以下，产品在退火后可直接使用。软化铁素体工艺的终轧温度与再结晶铁素体工艺一样，要求大于700℃，其成品规格在1.5mm以下，成品直接用于热轧超薄带钢。
第一章绪论4图1.3几种典型的铁素体轧制工艺[20]与传统工艺相比，铁素体轧制的精轧温度控制在铁素体区，而传统工艺的精轧温度则是在奥氏体区，并且铁素体区轧制的粗轧温度也较传统工艺的低。与传统的奥氏体轧制工艺相比，铁素体轧制利用钢材在铁素体区变形抗力较小的特点，进行低温轧制，铁素体轧制精轧在铁素体区进行，随后采用较高卷取温度以得到粗晶粒的铁素体组织，从而降低热轧带钢的强度，提高塑性[21-22]。运用铁素体区轧制技术，可生产出高延伸率的钢材带卷，并大大提高钢材的深冲性能、冷轧产能和钢带的表面质量，同时，由于轧制温度低，若实现大批量生产，还可以节能降耗，降低二次氧化铁皮的产生量及铁皮厚度，减少轧辊温升，非常有利于生产薄规格的对深冲性能要求较高的产品。根据铁素体轧制的相关研究和应用，在微碳钢薄规格热轧卷中具有明显的节约能源和降低成本的作用，在钢铁企业的未来发展中可逐步采用铁素体轧制技术。关于铁素体轧制技术生产的钢材产品的性能要求，各大钢铁企业和科研院校正在做大量的研究[23]。目前国内除了宝武等少数钢铁企业应用铁素体轧制技术生产IF钢产品，其他钢铁企业铁素体轧制技术仅仅处在试验阶段。在钢铁企业未来铁素体轧制技术的发展中，应关注扩大铁素体轧制应用的钢铁品种。同时还应关注铁素体轧制条件下的相关理论模型，比如铁素体轧制下的再结晶动力学模型等[24]。1.3微碳钢的铁素体区低温变形工艺1.3.1动态应变时效现象动态应变时效现象是在金属材料和合金材料中，是运动的原子和运动中的位错发生钉扎从而产生的强化现象[25]。动态应变时效现象，在常用的重要工业合金和在其常运用的工作温度范围内出现。动态应变时效的研究能帮助我们更好的理解和控制金属材料的性能和合理?
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁素体轧制工艺对超深冲钢织构的影响[J]. 王建功,周政,郝磊磊,周旬,夏银锋,康永林. 钢铁钒钛. 2018(02)
[2]铁素体轧制工艺技术及发展[J]. 祁旋,施立发,王立涛,张振海,夏雪兰,刘青松. 安徽冶金. 2018(01)
[3]铁素体区轧制IF钢试生产实践[J]. 高洪刚,康海军,海超,刘明辉. 理化检验(物理分册). 2017(08)
[4]等温处理对低碳钢铁素体形核及形态的影响[J]. 吴晓燕,朱立光,梅国宏,严春亮,曹胜利,张庆军. 金属热处理. 2017(06)
[5]金属材料中“塑性不稳定现象”的研究进展[J]. 许道奎,李传强,韩恩厚,王磊. 中国材料进展. 2016(03)
[6]IF钢铁素体区轧制对带钢最终性能的影响[J]. 吕家舜,乔磊,李锋,何浩,杨洪刚,周芳. 轧钢. 2016(01)
[7]铬含量对热作模具钢热处理工艺及热稳定性的影响[J]. 朱姣,马党参,周健,陈再枝,项金钟,迟宏宵. 材料热处理学报. 2013(10)
[8]50CrV4奥氏体变形流动应力的研究[J]. 余冲,赵刚,鲍思前,毛新平. 热加工工艺. 2013(02)
[9]铁素体区轧制Ti和Ti+Nb超低碳BH钢实验研究[J]. 陈继平,康永林,钱健清,李胜祗. 热加工工艺. 2012(10)
[10]IF钢铁素体轧制的研究[J]. 吕锐,黄海,沈鹏杰,刘学四. 梅山科技. 2012(01)
硕士论文
[1]先进高强钢热轧工艺开发与生产实践[D]. 郭小龙.东北大学 2010
本文编号：3070770
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铁素体区轧制与常规工艺的对比[18]
第一章绪论3图1.1铁素体区轧制与常规工艺的对比[18]1.2.2铁素体区变形研究热点及发展方向铁素体区轧制工艺与常规工艺的最大区别在精轧温度的要求上，常规工艺的精轧温度在完全奥氏体温度以上，而铁素体轧制严格要求其轧制温度在Ar3以下。图1.2给出了不同钢种的屈服强度随轧制温度的变化情况。由图1.2可见，当碳含量小于0.04%的钢种，在850~900℃的轧制温度范围内，钢种的屈服应力会随温度的降低而降低，但在当碳含量高于0.04%时，屈服应力则会随轧制温度的减低而升高，导致轧制压力升高，变形困难，无法确保轧制过程的稳定进行。723℃时铁素体区域的碳含量为0.0218%，通常可将碳的含量放宽到0.035%。并在实际操作中碳含量可以控制在0.04%以下。因此，铁素体轧制工艺适用于微碳钢、极低碳钢、无间隙原子钢等。其他钢种通常在铁素体区轧制时会造成轧制力的增加，对于设备刚度、强度和能力的要求将会提高，因此在其他钢种在铁素体区轧制的研究和应用是极为困难的。图1.2不同钢种屈服强度随轧制温度变化的比较图[19]当前，在实际的工业化情况中，适合铁素体轧制的产品主要是热轧薄带钢，属无老化、软而有韧性的钢种。根据钢材的卷取温度制度和冷却方式的不同可制定3种典型的铁素体轧制工艺，如图1.3所示。再结晶铁素体工艺终轧温度大于700℃，其产品规格较广，并成品依据用途后续可冷轧、退火和超薄带以热带冷。硬化铁素体工艺的终轧温度低，在600℃以下，其成品规格在2mm以下，产品在退火后可直接使用。软化铁素体工艺的终轧温度与再结晶铁素体工艺一样，要求大于700℃，其成品规格在1.5mm以下，成品直接用于热轧超薄带钢。
第一章绪论4图1.3几种典型的铁素体轧制工艺[20]与传统工艺相比，铁素体轧制的精轧温度控制在铁素体区，而传统工艺的精轧温度则是在奥氏体区，并且铁素体区轧制的粗轧温度也较传统工艺的低。与传统的奥氏体轧制工艺相比，铁素体轧制利用钢材在铁素体区变形抗力较小的特点，进行低温轧制，铁素体轧制精轧在铁素体区进行，随后采用较高卷取温度以得到粗晶粒的铁素体组织，从而降低热轧带钢的强度，提高塑性[21-22]。运用铁素体区轧制技术，可生产出高延伸率的钢材带卷，并大大提高钢材的深冲性能、冷轧产能和钢带的表面质量，同时，由于轧制温度低，若实现大批量生产，还可以节能降耗，降低二次氧化铁皮的产生量及铁皮厚度，减少轧辊温升，非常有利于生产薄规格的对深冲性能要求较高的产品。根据铁素体轧制的相关研究和应用，在微碳钢薄规格热轧卷中具有明显的节约能源和降低成本的作用，在钢铁企业的未来发展中可逐步采用铁素体轧制技术。关于铁素体轧制技术生产的钢材产品的性能要求，各大钢铁企业和科研院校正在做大量的研究[23]。目前国内除了宝武等少数钢铁企业应用铁素体轧制技术生产IF钢产品，其他钢铁企业铁素体轧制技术仅仅处在试验阶段。在钢铁企业未来铁素体轧制技术的发展中，应关注扩大铁素体轧制应用的钢铁品种。同时还应关注铁素体轧制条件下的相关理论模型，比如铁素体轧制下的再结晶动力学模型等[24]。1.3微碳钢的铁素体区低温变形工艺1.3.1动态应变时效现象动态应变时效现象是在金属材料和合金材料中，是运动的原子和运动中的位错发生钉扎从而产生的强化现象[25]。动态应变时效现象，在常用的重要工业合金和在其常运用的工作温度范围内出现。动态应变时效的研究能帮助我们更好的理解和控制金属材料的性能和合理?
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁素体轧制工艺对超深冲钢织构的影响[J]. 王建功,周政,郝磊磊,周旬,夏银锋,康永林. 钢铁钒钛. 2018(02)
[2]铁素体轧制工艺技术及发展[J]. 祁旋,施立发,王立涛,张振海,夏雪兰,刘青松. 安徽冶金. 2018(01)
[3]铁素体区轧制IF钢试生产实践[J]. 高洪刚,康海军,海超,刘明辉. 理化检验(物理分册). 2017(08)
[4]等温处理对低碳钢铁素体形核及形态的影响[J]. 吴晓燕,朱立光,梅国宏,严春亮,曹胜利,张庆军. 金属热处理. 2017(06)
[5]金属材料中“塑性不稳定现象”的研究进展[J]. 许道奎,李传强,韩恩厚,王磊. 中国材料进展. 2016(03)
[6]IF钢铁素体区轧制对带钢最终性能的影响[J]. 吕家舜,乔磊,李锋,何浩,杨洪刚,周芳. 轧钢. 2016(01)
[7]铬含量对热作模具钢热处理工艺及热稳定性的影响[J]. 朱姣,马党参,周健,陈再枝,项金钟,迟宏宵. 材料热处理学报. 2013(10)
[8]50CrV4奥氏体变形流动应力的研究[J]. 余冲,赵刚,鲍思前,毛新平. 热加工工艺. 2013(02)
[9]铁素体区轧制Ti和Ti+Nb超低碳BH钢实验研究[J]. 陈继平,康永林,钱健清,李胜祗. 热加工工艺. 2012(10)
[10]IF钢铁素体轧制的研究[J]. 吕锐,黄海,沈鹏杰,刘学四. 梅山科技. 2012(01)
硕士论文
[1]先进高强钢热轧工艺开发与生产实践[D]. 郭小龙.东北大学 2010
本文编号：3070770
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