铁素体/渗碳体复相组织的微观力学行为研究

发布时间：2021-05-20 11:07

　　本研究利用普通碳素钢（0.17%-0.97%C）,通过热处理或热机械处理工艺制备了多种类型的铁素体/渗碳体复相组织,使用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和原位高能X射线（In-situ HEXRD）等手段分析了铁素体/渗碳体复相钢的宏观力学性能与组织参数间的统计规律、塑性变形过程中的位错亚结构演变及两相（铁素体和渗碳体）间的应力/应变配分。在此基础上提出了组织状态影响超细晶或细晶铁素体（α）+渗碳体粒子（θ）复相钢力学行为的微观机制,建立了具有物理冶金意义的屈服强度模型和均匀塑性变形阶段应力-应变模型。结果表明：超细晶或细晶（α+θ）复相钢的屈服强度不仅与铁素体晶粒尺寸有关,还与渗碳体粒子的状态（尺寸、分布和体积分数）有关,对于中高碳超细晶或细晶（α+θ）复相钢而言,渗碳体粒子状态对屈服强度的影响尤为明显。减小铁素体晶粒尺寸、增大渗碳体粒子体积分数和减小渗碳体粒子尺寸均可以提高超细晶或细晶（α+θ）复相钢的屈服强度。不同位置的渗碳体粒子在屈服过程中的作用也有所不同。其中,晶界渗碳体粒子占据了铁素体晶界的部分面积,导致其铁素体晶界对屈服强度的贡献比相同晶粒尺寸的单相多晶铁素体有所减... 

【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：162 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
    2.1 片层珠光体的力学行为
        2.1.1 片层珠光体的屈服行为
        2.1.2 片层珠光体的断裂行为
        2.1.3 片层珠光体在冷拔过程中的组织演变
    2.2 球化珠光体的力学行为
        2.2.1 球化珠光体的强度与显微组织的关系
        2.2.2 球化珠光体的加工硬化行为
        2.2.3 球化珠光体的断裂行为
    2.3 单相超细晶材料的力学行为
    2.4 超细晶(α+θ)复相钢的力学行为
        2.4.1 超细晶(α+θ)复相钢的力学行为与含碳量的关系
        2.4.2 超细晶(α+θ)复相钢的屈服强度与显微组织的关系
        2.4.3 超细晶(α+θ)复相钢的加工硬化行为与显微组织的关系
        2.4.4 超细晶(α+θ)复相钢的延伸率与显微组织的关系
    2.5 加工硬化阶段的应力-应变模型
        2.5.1 Hollomon公式
        2.5.2 几何必需位错模型
        2.5.3 修正Kocks-Mecking模型
        2.5.4 Kocks-Mecking模型或Voce公式
        2.5.5 混合模型
    2.6 课题研究的目标及创新点
        2.6.1 研究目标
        2.6.2 创新点
3 实验材料及方法
    3.1 实验材料
    3.2 热轧和冷轧实验
    3.3 热模拟实验
    3.4 显微组织观察
    3.5 位错形貌观察
    3.6 力学性能测试
    3.7 同步辐射测试
4 铁素体/渗碳体复相钢的宏观力学行为
    4.1 单相多晶铁素体和细晶(α+θ)复相组织的宏观力学行为
    4.2 超细晶或细晶(α+θ)复相组织的宏观力学行为
    4.3 片层珠光体的宏观力学行为
    4.4 制备综合力学性能较好的铁素体/渗碳体粒子复相组织
    4.5 不同组织铁素体/渗碳体复相钢的Hollomon分析
    4.6 小结
5 超细晶或细晶(α+θ)复相钢的屈服强度与显微组织的关系
    5.1 超细晶或细晶(α+θ)复相钢的显微组织
    5.2 Hall-Petch关系
    5.3 屈服的微观过程
    5.4 关系式的建立
    5.5 小结
6 铁素体/渗碳体复相钢在加工硬化阶段的微观组织演变
    6.1 不同组织铁素体/渗碳体复相钢的位错亚结构演变
        6.1.1 单相多晶铁素体(纯铁)的位错亚结构演变
        6.1.2 细晶(α+θ)复相钢的位错亚结构演变
        6.1.3 超细晶(α+θ)复相钢的位错亚结构演变
        6.1.4 珠光体钢的位错亚结构演变
    6.2 超细晶或细晶(α+θ)复相钢的位错密度及亚晶块尺寸演变
        6.2.1 位错密度和亚晶块尺寸的估算方法简介
        6.2.2 超细晶或细晶(α+θ)复相钢的位错密度及亚晶块尺寸演变
    6.3 小结
7 组织状态对铁素体/渗碳体复相钢的失稳和力学性能的影响
    7.1 铁素体/渗碳体复相钢的失稳过程
    7.2 显微组织对均匀延伸率的影响
    7.3 均匀延伸率和抗拉强度与组织参数的统计关系
    7.4 小结
8 超细晶或细晶(α+θ)复相钢的微观应力/应变配分
    8.1 显微组织及力学性能
    8.2 衍射峰的演变
    8.3 塑性变形过程中的应力/应变演变
    8.4 渗碳体衍射峰的宽化
    8.5 显微组织对铁素体和渗碳体应力/应变的影响
        8.5.1 显微组织对铁素体应力/应变演变的影响
        8.5.2 显微组织对渗碳体应力/应变演变的影响
    8.6 铁素体和渗碳体应力对宏观应力的影响
    8.7 小结
9 超细晶或细晶(α+θ)复相钢的应力-应变模型构建
    9.1 加工硬化阶段的模型分析
    9.2 应力-应变模型的构建及分析
        9.2.1 模型的建立
        9.2.2 微观力学行为预测
        9.2.3 加工硬化行为
    9.3 模型参数与显微组织的关系
        9.3.1 绝热硬化常数
        9.3.2 位错湮灭速率常数
    9.4 显微组织对力学性能的影响
        9.4.1 抗拉强度
        9.4.2 均匀延伸率
    9.5 小结
10 总结
参考文献
附录A Voce公式的推导
附录B 修正系数的推导
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]过共析钢温变形过程中的组织演变 Ⅱ.渗碳体的球化及Al的影响[J]. 陈伟,李龙飞,杨王玥,孙祖庆,张艳.  金属学报. 2009(02)
[2]过共析钢温变形过程中的组织演变 Ⅰ.铁素体的等轴化及Al的影响[J]. 陈伟,李龙飞,杨王玥,孙祖庆,何建平.  金属学报. 2009(02)
[3]共析钢的过冷奥氏体动态相变和组织超细化[J]. 黄青松,李龙飞,杨王玥,孙祖庆.  金属学报. 2007(07)
[4]中碳钢过冷奥氏体形变过程中的组织演变[J]. 陈国安,杨王玥,孙祖庆.  金属学报. 2007(01)
[5]Analysis on the deformation and fracture behavior of carbon steel by in situ tensile test[J]. Fan Li and Haibo Huang College of Material Science and Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China.  Journal of University of Science and Technology Beijing（English Edition）. 2006(06)
[6]低碳钢形变强化相变的特征[J]. 杨王玥,齐俊杰,孙祖庆,杨平.  金属学报. 2004(02)
[7]X射线的穿透深度[J]. 高鸿奕,谢红兰,陈建文,徐至展.  激光与光电子学进展. 2001(11)



本文编号：3197648