Ni含量对Cu沉淀强化钢组织与性能的影响

发布时间：2017-08-18 21:21

  本文关键词：Ni含量对Cu沉淀强化钢组织与性能的影响

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【摘要】：低碳Cu沉淀强化钢是一种力学性能和焊接性能优良的低合金结构钢,广泛应用于造船、管线和采用平台等领域。本文将不同Ni含量的Cu沉淀强化钢经过900℃淬火,在不同温度下时效处理,通过力学性能测试、光学显微镜、扫描电镜和投射电镜观察分析,研究了Ni含量对Cu沉淀强化钢组织与性能的影响,并探讨了Ni对Cu沉淀强化钢的作用机理。重点讨论了Ni含量对Cu沉淀强化钢连续冷却转变特性以及钢在时效过程中富Cu相析出行为的影响。利用Formastor热膨胀试验研究了不同Ni含量的试验钢的连续冷却转变组织和性能变化,分析了Ni含量对Cu沉淀强化钢连续冷却转变特性的影响。研究结果表明随着Ni含量的提高,试验钢的临界转变温度降低。在各相同冷速下,Ni含量低的试验钢冷却组织中只出现贝氏体,随着Ni含量的提高,冷却组织中出现马氏体+贝氏体的混合组织,Ni含量高的试验钢在较快冷速下能获得完全的马氏体组织。随着Ni含量的提高,贝氏体向马氏体临界转变冷速降低,即冷却曲线右移。并且马氏体转变温度随着Ni含量的提高而降低。在550℃时效工艺下,随着Ni含量的提高,Cu沉淀强化钢的强度增加,韧脆转变温度明显降低。试验钢Ni含量由0.99%提高到3.47%,抗拉强度由780MPa增加到919MPa,韧脆转变温度由-70℃降低到-88℃。板条束尺寸对钢的韧性有显著影响,试验统计结果表明随着Ni含量的提高,试验钢板条束尺寸由16.31μm减小至10.57μm,板条束尺寸减小使钢抵抗裂纹扩展能力升高,从而使得钢的韧脆转变温度降低。Ni含量对试验钢时效曲线有较大的影响,随着Ni含量的提高试验钢的峰值温度降低。Ni含量超过1.97%的试验钢在过时效阶段,随着时效温度的进一步升高,当加热温度接近Ac1时,试验钢发生部分奥氏体化,在随后的冷却过程中出现了大量的M-A组元,随着Ni含量的提高,奥氏体化程度加剧。从而导致了此温度范围抗拉强度的上升。不同Ni含量试验钢在时效过程中析出的富Cu相颗粒尺寸、数量和分布存在较大差异。随着Ni含量的提高,试验钢中析出的富Cu相颗粒数量增加,尺寸减小。Ni含量高的试验钢中的富铜相颗粒分布密集,细小；而Ni含量低的试验钢中的富铜相颗粒分布稀疏,且相对粗大。钢在时效时析出大量细小弥散分布的富Cu相,他们对位错有强烈的钉扎作用,且颗粒越细小,越弥散,对位错的钉扎作用就越强烈。Ni含量的提高,有利于促进时效过程中的Cu析出,提高钢的强度。
【关键词】：连续冷却 时效处理 Cu析出相 沉淀强化 韧脆转变
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142.1
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-35
• 1.1 前言11-12
• 1.2 Cu沉淀强化钢概述12-16
• 1.2.1 Cu沉淀强化钢发展历史14
• 1.2.2 Cu沉淀强化钢的性能14-15
• 1.2.3 Cu沉淀强化钢的发展趋势15-16
• 1.3 Cu沉淀强化钢的强韧化机理16-26
• 1.3.1 Cu沉淀强化钢强化方式16-20
• 1.3.2 Cu析出相的形成规律及强化机制20-24
• 1.3.3 Cu沉淀强化钢的低温韧性24-26
• 1.4 Cu沉淀强化钢中合金元素的作用26-29
• 1.4.1 C、Si、Mn、Cr、Mo26-27
• 1.4.2 Cu对钢的影响27-29
• 1.5 Ni对Cu沉淀强化钢性能的影响29-34
• 1.5.1 Ni对Cu沉淀强化钢力学性能的影响29-30
• 1.5.2 Ni对钢中富Cu相析出的影响30-32
• 1.5.3 Ni对Cu沉淀强化钢表面质量的影响32-34
• 1.6 本课题的主要研究内容及意义34-35
• 第二章 试验材料与方法35-39
• 2.1 试验材料35-36
• 2.2 试验方法36-39
• 2.2.1 连续冷却转变曲线的测定36
• 2.2.2 时效工艺36
• 2.2.3 力学性能测试36-37
• 2.2.4 显微组织观察37-39
• 第三章 Ni对试验钢连续冷却转变特性的影响39-49
• 3.1 试验钢的连续冷却转变特性39
• 3.2 CCT曲线特性39-41
• 3.3 冷却速率对相变组织的影响41-46
• 3.4 不同冷却速率下的硬度变化46-47
• 3.5 本章小结47-49
• 第四章 Ni含量对Cu沉淀强化钢显微组织和力学性能的影响49-67
• 4.1 Ni含量对Cu沉淀强化钢淬火态组织与性能的影响49-51
• 4.1.1 Ni含量对力学性能的影响49
• 4.1.2 显微组织分析49-51
• 4.2 Ni含量对Cu沉淀强化钢550℃时效后的组织与性能的影响51-58
• 4.2.1 Ni含量对力学性能的影响51-54
• 4.2.2 显微组织分析54-58
• 4.3 Ni含量对Cu沉淀强化钢时效规律的影响58-64
• 4.3.1 不同Ni含量试验钢的力学性能58-60
• 4.3.2 显微组织分析60-64
• 4.4 本章小结64-67
• 第五章 不同Ni含量试验钢析出相及精细结构观察67-79
• 5.1 Ni含量对试验钢Cu析出规律的影响67-78
• 5.1.1 Ni对淬火态基体形貌的影响67-69
• 5.1.2 不同时效态温度下Ni对Cu析出的影响69-78
• 5.2 本章小结78-79
• 第六章 结论79-81
• 致谢81-83
• 参考文献83-89
• 附录：攻读硕士学位期间的主要科研成果89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 安治国;刘宗昌;王海燕;任慧平;;含铜高纯低碳钢时效过程中微观组织的观察[J];兵器材料科学与工程;2006年02期

2 臧鑫士;;17—4PH 钢时效过程中的显微组织研究[J];金属热处理学报;1991年04期

3 王海燕;安治国;任慧平;刘宗昌;王玉峰;;含铜高纯净钢时效过程中铜偏聚区的演变[J];材料热处理学报;2007年06期

4 尚成嘉;王学敏;周召槿;梁鑫;缪成亮;贺信莱;;Mn-Mo-Nb-B低碳微合金钢中温转变组织的演化[J];金属学报;2008年03期

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本文编号：696848