【摘要】：隨著資源、能源和環(huán)境壓力的日益增大,高強度鋼的開發(fā)越來越受到世界各國的極大重視,并已發(fā)展成為應用范圍很廣的一類鋼種。在鋼鐵材料的各種強化機制中,晶粒尺寸細化到2～3 μm時,進一步細化晶粒尺寸難度很大,細晶強化效果很難繼續(xù)提高；置換固溶強化提高強度的效率比較低；位錯強化、相變強化盡管提高強度明顯,但對鋼材塑韌性損害較大；沉淀強化是除細晶強化以外對塑性損害最小的強化方式,也是高強鋼提高強度的重要研究方向,且一直并沒有被充分利用,并且,傳統(tǒng)高強度鋼中沉淀強化增量一般在200 MPa以下,因此,增大沉淀強化增量是提高鋼材綜合力學性能的最佳強化方式。合適的復合微合金化,一方面能夠提高析出相的體積分數,另一方面可以細化析出相的尺寸,因而是提高沉淀強化增量的最為簡單有效的方法。因此,采用合理的多元復合微合金化,結合優(yōu)化的熱機械控制工藝,研制具有大沉淀強化增量的熱軋高強度鋼具有重要的理論意義和工業(yè)應用價值。本文采用Ti-V-Mo復合微合金化,結合優(yōu)化的熱機械控制工藝,通過控制奧氏體和鐵素體中MC相的合理析出,以期制備出具有大沉淀強化增量的熱軋高強度鋼。利用透射電鏡(TEM)、掃描電鏡(SEM)、電子背散射技術(EBSD)和物理化學相分析(Physics-chemical phase analysis)等實驗手段對Ti-V-MO鋼的組織進行了表征,其主要的研究內容和成果如下：建立了(M1,M2,M3)X型四元復合析出相在鐵基體中的熱力學模型,并在Ti-V-Mo復合微合金化鋼中得到成功應用。對Ti鋼、V鋼、Ti-V鋼、Ti-Mo鋼和Ti-V-Mo鋼中MC相在鐵基體中的熱力學、動力學、低溫粗化動力學等進行了計算與對比。結果表明：Ti-V-Mo復合微合金化在不增加全固溶溫度的前提下,減少了MC相在奧氏體中的潛在析出量、增大了MC相在鐵素體中的析出量,降低了MC在奧氏體中的最快析出溫度,低溫鐵素體中MC相具有很強的抗粗化能力,Ti.V-Mo復合微合金化是實現大沉淀強化增量的最佳微合金體系。計算得到了MoC與奧氏體和鐵素體之間的半共格比界面能隨溫度變化的關系式,為含Mo復合析出相的熱力學計算提供了基礎數據。研究了形變儲能對高Ti-V-Mo鋼中奧氏體中(Ti,V,Mo)C相析出動力學的影響及奧氏體相變誘導析出量對鐵素體中(Ti,V,Mo)C相析出動力學的影響。結果表明：增加奧氏體的形變儲能,促進高溫下(Ti,V,Mo)C的析出,阻止奧氏體晶粒的長大；適當增加奧氏體中MC相的形變誘導析出量,使得鐵素體中(Ti,V,Mo)C沉淀析出的最大形核率溫度降低,形核率增大,有利于獲得析出密度更大的納米級析出相,使沉淀強化增量趨于更大。估算接近實際生產條件下,(Ti,V,Mo)C在鐵素體中的最大形核率溫度在630～650℃,最快析出溫度在720-740℃,為獲得細小的鐵素體晶粒和較大的沉淀強化增量提供了理論指導。探討了終軋溫度、冷卻速度、卷取溫度等工藝參數對Ti-V-Mo鋼組織及性能的影響規(guī)律,得到了在實驗室條件下高Ti-V-Mo鋼獲得最佳力學性能的具體工藝參數。系統(tǒng)研究了不同階段(Ti,V,Mo)C粒子成分的變化規(guī)律。結果表明：終軋溫度在800～850℃,冷卻速度大于20℃/s,卷取溫度在600～625℃時,高Ti-V-Mo鋼的綜合力學性能最為優(yōu)異；在600℃和650℃較高溫度卷取時,析出相以含V為主,Ti含量低；在500℃和550℃卷取時,析出相以含Ti為主,V含量低。通過優(yōu)化的熱機械控制工藝,實驗室研制出了抗拉強度和屈服強度分別為1134 MPa和1080 MPa,斷后延伸率和均勻延伸率分別為13.2%和6.8%的熱軋高強度薄板鋼,沉淀強化增量高達444～487 MPa,突破了傳統(tǒng)高強度鐵素體鋼的沉淀強化增量極限。對不同卷取溫度下高Ti-V-Mo復合微合金化熱軋高強鋼的強化增量進行了估算和分析,討論了卷取溫度對屈服強度和MC相粒子對均勻塑性的影響規(guī)律。
[Abstract]:With the increasing pressure of resources, energy and environment, the development of high strength steel has been paid more and more attention from all over the world, and has been developed into a kind of steel with a wide range of applications. In the various strengthening mechanisms of steel materials, the grain size is very difficult to refine the grain size and the strengthening effect of fine grain when the grain size is refined to 2~3 m. It is difficult to continue to improve, the efficiency of the replacement of solid solution strengthening to improve the strength is relatively low; dislocation strengthening and phase transformation intensification, although increasing the strength obviously, have great damage to the plastic toughness of steel, and precipitation strengthening is a strengthening method of minimum plastic damage except fine crystal strengthening, which is also an important research direction of high strength steel. It is fully utilized, and the precipitation strengthening increment in the traditional high strength steel is generally below 200 MPa. Therefore, increasing the precipitation enhancement increment is the best strengthening method to improve the mechanical properties of the steel. It is the most simple and effective method to improve the increment of precipitation enhancement. Therefore, it is of great theoretical significance and industrial application value to develop a hot rolling high strength steel with a large precipitation enhancement increment with reasonable multicomponent composite microalloying and optimized thermal mechanical control technology. The Ti-V-Mo composite microalloying is used in this paper, and the optimized heat is combined. The mechanical control process, by controlling the rational precipitation of MC phase in austenite and ferrite, is expected to produce hot rolled high strength steel with large precipitation enhancement. Using transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), electron backscattering (EBSD) and physical and chemical phase analysis (Physics-chemical phase analysis), and other experimental means of Ti-V-MO steel The main research contents and results are as follows: the thermodynamic model of the (M1, M2, M3) X type four element composite precipitates in the iron matrix was established, and it was successfully applied in the Ti-V-Mo composite microalloyed steel. The thermodynamics, kinetics and low temperature coarsening of MC phase in Ti steel, V steel, Ti-V steel, Ti-Mo steel and Ti-V-Mo steel were in the iron matrix. The results show that the Ti-V-Mo composite microalloying reduces the potential precipitation of the MC phase in austenite without increasing the total solid solution temperature, increases the precipitation of the MC phase in the ferrite and reduces the fastest precipitation temperature of the MC in the austenite, and the MC phase in the low-temperature ferrite has a strong resistance to coarse. The Ti.V-Mo composite microalloying is the best microalloying system for the enhancement of the precipitation enhancement. The relationship between the MoC and the austenite and ferrite interface between the austenite and the ferrite is calculated, and the basis for the thermodynamic calculation of the precipitated phase containing Mo is provided. The influence of the precipitation kinetics on the C phase in the body (Ti, V, Mo) and the precipitation kinetics induced by the austenite phase transition induced precipitation on the ferrite (Ti, V, Mo) C phase. The results show that the deformation of austenite can be increased by increasing the deformation energy storage of austenite, promoting the precipitation of the Ti, V, Mo), preventing the growth of the austenite grain, and increasing the precipitation in the austenite. The maximum nucleation rate and nucleation rate precipitated in the ferrite (Ti, V, Mo) C precipitated and the nucleation rate increased, which was beneficial to obtain the nanoscale precipitates with larger precipitation density, and the precipitation enhancement increment tended to be greater. The maximum nucleation temperature of (Ti, V, Mo) C in the ferrite was estimated at 630~650, and the fastest precipitation temperature was 720 under the actual production conditions. -740 C provides theoretical guidance for obtaining fine ferrite grain and larger precipitation enhancement increment. The influence of finishing rolling temperature, cooling rate and coiling temperature on the microstructure and properties of Ti-V-Mo steel is discussed. The specific process parameters of the best mechanical properties of the high Ti-V-Mo steel under the laboratory conditions are obtained. The variation of the composition of C particles at different stages (Ti, V, Mo) was investigated. The results showed that the final rolling temperature was 800~850 C, the cooling rate was higher than 20 C, and the overall mechanical properties of high Ti-V-Mo steel were the best when the coiling temperature was 600~625 degrees C. The precipitation phase was mainly V and Ti content was low at 600 and 650 C, at 500 and 550. When coiling, the precipitated phase is mainly Ti, and the content of V is low. Through the optimized thermal mechanical control technology, the tensile strength and yield strength are 1134 MPa and 1080 MPa respectively. The post fracture elongation rate and the uniform elongation rate are 13.2% and 6.8% respectively, and the precipitation enhancement increment is up to 444~487 MPa, which breaks through the tradition. The increment limit of precipitation intensification for high strength ferrite steel is calculated and the strengthening increment of high Ti-V-Mo composite microalloyed hot rolled high strength steel at different coiling temperatures is estimated and analyzed. The influence of coiling temperature on yield strength and MC phase particles on uniform plasticity is discussed.
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG142.1

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 ;俄研究硼微合金化工藝[J];鐵合金;2000年06期

2 東濤,付俊巖;試論我國鋼的微合金化發(fā)展方向[J];中國冶金;2002年05期

3 ;首鋼研制出新型微合金鋼筋[J];煉鋼;2002年03期

4 梅洪生;微合金化應用與控制評述[J];特鋼技術;2003年01期

5 李鈺;大衛(wèi)·米爾本;;釩微合金化鍛造鋼[J];鋼鐵釩鈦;2013年04期

6 馬捷;低碳微合金化鑄鋼[J];鑄造;1990年02期

7 ;鈮、釩微合金緊固體鋼的研究[J];鋼鐵研究學報;1995年01期

8 李學富;65Г微合金化提高其性能[J];冶金標準化與質量;1996年09期

9 董寅生,蘇華欽,梅建平,劉傳博;中碳鑄鋼微合金化的研究[J];東南大學學報;1997年05期

10 胡心彬,李麟,吳曉春;鈮微合金化在特殊鋼中的應用[J];金屬熱處理;2003年06期

相關會議論文 前10條

1 裴陳新;王立濤;裴英豪;董梅;施立發(fā);;鈦、鈮微合金化對磁極鋼性能影響研究[A];2013釩鈦高強鋼開發(fā)與應用技術交流會論文集[C];2013年

2 馬志英;胡志軍;楊弋濤;;低碳微合金化鑄鋼的研制與性能測試[A];第十二屆全國鑄造年會暨2011中國鑄造活動周論文集[C];2011年

3 王洪利;劉宏玉;王瑞敏;周鵬;黃_g;;簾線鋼微合金化后的組織與性能研究[A];2011金屬制品行業(yè)技術信息交流會論文集[C];2011年

4 肖乃成;魏國強;唐田華;;HRB335Nb鈮微合金化鋼筋的開發(fā)[A];2007年度泛珠三角十一�。▍^(qū)）煉鋼連鑄年會論文專輯[C];2007年

5 李劍華;;鈮微合金化HRB400帶肋鋼筋的生產實踐[A];2009年河北省冶金學會煉鋼—連鑄技術與學術年會論文集[C];2009年

6 周玉麗;王全禮;魯麗燕;邸全康;李艷平;劉健;張崴;;非微合金化HRB400鋼筋生產技術研究[A];2009全國建筑鋼筋生產、設計與應用技術交流研討會會議文集[C];2009年

7 龔慶華;吳保橋;;BS55C H型鋼V—N微合金化的試驗研究[A];中國金屬學會第一屆青年學術年會論文集[C];2002年

8 陳偉;趙宇;張衛(wèi)強;庾郁梅;李金柱;施哲;;采用富氮釩微合金化生產大規(guī)格HRB500鋼筋[A];2013釩鈦高強鋼開發(fā)與應用技術交流會論文集[C];2013年

9 陳學文;毛新平;李烈軍;鐘志永;莊漢洲;許傳芬;;Ti微合金化高強耐候鋼的成分設計研究[A];2013廣東材料發(fā)展論壇——戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展與新材料科技創(chuàng)新研討會論文摘要集[C];2013年

10 張小雪;劉蘭俊;李永紅;;微合金化對高碳當量灰鐵組織的影響[A];第十三屆21省（市、區(qū)）4市鑄造會議暨第七屆安徽省鑄造技術大會論文集[C];2012年

相關重要報紙文章 前10條

1 王文軍 東濤;鈮微合金化工程用鋼[N];世界金屬導報;2014年

2 王慶;釩氮微合金化前景廣闊[N];中國冶金報;2002年

3 本報記者 王慶;釩氮微合金化新途徑[N];中國冶金報;2004年

4 周一平 董雅君;大力發(fā)展釩微合金化先進鋼鐵材料實現鐵道車輛用鋼升級換代[N];世界金屬導報;2004年

5 ;鈮微合金化技術發(fā)展歷程及其在長型材中應用[N];世界金屬導報;2005年

6 戴維·米爾本 李鈺;釩微合金化工藝在生產高強度抗震鋼筋方面的冶金優(yōu)勢[N];世界金屬導報;2010年

7 本報記者 夏杰生;發(fā)展微合金化 圓鋼鐵強國夢[N];中國冶金報;2001年

8 楊雄飛;現代高強度鈮微合金化結構鋼[N];世界金屬導報;2013年

9 ;鈮微合金化汽車板[N];世界金屬導報;2006年

10 東海 付俊巖;微合金化——現代鋼組織細化和性能控制的核心[N];中國冶金報;2004年

相關博士學位論文 前2條

1 張可;Ti-V-Mo復合微合金化高強度鋼組織調控與強化機理研究[D];昆明理工大學;2016年

2 余式昌;微合金化奧氏體氣閥鋼的組織和性能研究[D];東南大學;2006年

相關碩士學位論文 前10條

1 李韶雨;昆鋼微合金鐵粉的超細化制備[D];昆明理工大學;2015年

2 邢清源;5356鋁合金電磁連鑄、凈化和微合金化工藝研究[D];大連理工大學;2015年

3 余愛武;Ti、Zr復合微合金化對純鋁組織和性能的影響[D];南昌航空大學;2014年

4 呂昌略;微合金化及熱軋工藝對鋁硅鎂基型材組織和性能的影響[D];東南大學;2015年

5 付博;釩氮微合金化77B、82B鋼組織和性能的研究[D];昆明理工大學;2009年

6 魏勝輝;微合金化對鑄鋼組織和力學性能的影響[D];河北科技大學;2009年

7 鄒航;微合金化高強度鋼研究[D];武漢科技大學;2012年

8 吳毅;V/Ti微合金化對中碳鋼組織結構及機械性能影響機制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

9 徐斌;高強度抗震鋼筋V-Cr復合微合金化的實驗研究[D];武漢科技大學;2011年

10 康殿才;微合金化HRB400生產工藝的優(yōu)化研究[D];青島理工大學;2013年

，

本文編號：2153668