【摘要】：海洋工程、船舶、汽車、管線、橋梁、高層建筑及機(jī)械工程裝備等行業(yè)的輕量化對(duì)能源、資源的節(jié)約和環(huán)境保護(hù)有著重要意義,可以預(yù)期,低成本高強(qiáng)鋼將逐步取代目前大量使用的低強(qiáng)度鋼。本文基于鈦微合金化技術(shù)和控軋控冷工藝,采用熱模擬試驗(yàn)和中試熱軋?jiān)囼?yàn),系統(tǒng)研究了鈦微合金鋼熱加工過(guò)程的組織演變規(guī)律、析出規(guī)律及強(qiáng)韌化機(jī)理,為鈦微合金化熱軋高強(qiáng)度鋼板的研發(fā)提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)指導(dǎo)。論文主要工作如下:1.成分、組織及強(qiáng)韌化設(shè)計(jì):基于低成本高強(qiáng)度鋼的性能要求,設(shè)計(jì)了包括細(xì)晶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化、相變強(qiáng)化、位錯(cuò)及亞結(jié)構(gòu)強(qiáng)化在內(nèi)的組合強(qiáng)韌化方式,設(shè)計(jì)了鈦微合金鋼“低碳貝氏體基體相-發(fā)達(dá)亞晶結(jié)構(gòu)-位錯(cuò)胞狀結(jié)構(gòu)-納米級(jí)TiC彌散相”的多尺度微觀組織,選用了“低碳、鈦微合金化、Cu-Cr-Ni耐蝕系”的化學(xué)成分。2.相變規(guī)律研究:研究了鈦微合金鋼奧氏體連續(xù)冷卻相變行為和相變組織形態(tài)。結(jié)果表明,隨著冷速的提高,組織逐漸由以鐵素體為主的高溫轉(zhuǎn)變組織轉(zhuǎn)向以混合貝氏體為主的中溫轉(zhuǎn)變組織,屈服強(qiáng)度、顯微硬度與沖擊韌性總體上呈上升趨勢(shì);當(dāng)冷速超過(guò)10℃/s時(shí)可獲得良好的強(qiáng)度與強(qiáng)韌性配合。3.再結(jié)晶規(guī)律研究:研究了鈦微合金鋼熱變形過(guò)程中動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為和組織演變規(guī)律,以及形變誘導(dǎo)析出對(duì)靜態(tài)再結(jié)晶行為的影響規(guī)律。結(jié)果表明,高溫大變形有利于完全動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生和奧氏體晶粒的細(xì)化;形變誘導(dǎo)析出抑制再結(jié)晶的發(fā)生,從950℃至Ar3的溫度區(qū)間內(nèi)適合進(jìn)行未再結(jié)晶控軋。4.TiC等溫析出動(dòng)力學(xué)研究:研究了鈦微合金鋼鐵素體區(qū)TiC等溫析出、長(zhǎng)大和粗化的行為規(guī)律。結(jié)果表明,TiC等溫析出-溫度-時(shí)間曲線呈典型的C形,鼻尖溫度在600℃左右;納米級(jí)TiC在鐵素體區(qū)彌散析出,與基體保持Baker-Nutting位相關(guān)系,并產(chǎn)生強(qiáng)烈的強(qiáng)化效果;結(jié)合沉淀強(qiáng)化效果的定量計(jì)算可以準(zhǔn)確測(cè)定第二相等溫析出動(dòng)力學(xué)曲線,并構(gòu)建高擬合度的析出動(dòng)力學(xué)方程。5.組織演變和析出規(guī)律研究:研究了鈦微合金鋼控軋控冷過(guò)程中組織和位錯(cuò)形態(tài)的演變規(guī)律,以及TiC析出規(guī)律。結(jié)果表明,貝氏體組織的形成和細(xì)化、高密度位錯(cuò)胞狀結(jié)構(gòu)和納米級(jí)TiC在基體上的均勻分布及相互作用是鈦微合金鋼實(shí)現(xiàn)強(qiáng)韌化的核心。6.中試熱軋?jiān)囼?yàn)研究:結(jié)合熱模擬實(shí)驗(yàn)研究數(shù)據(jù),在中試熱軋機(jī)組進(jìn)行兩階段控軋?jiān)囼?yàn),全面研究了鈦微合金鋼“工藝-析出-組織-性能”的對(duì)應(yīng)關(guān)系及強(qiáng)韌化機(jī)理。結(jié)果表明:細(xì)晶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化、位錯(cuò)及亞結(jié)構(gòu)強(qiáng)化對(duì)鋼的強(qiáng)度貢獻(xiàn)均約為200 MPa。
【圖文】：

圖 1-1 微合金溶質(zhì)添加量對(duì)再結(jié)晶終止溫度的影n of microalloyed solutes enhances the ter minate tempe第二相為均勻分布的球形粒子，并通過(guò)分析位晶界解釘?shù)呐袚?jù)為[46]：

為奧氏體晶粒平均直徑； 為第二相粒子粒尺寸不均勻性因子，，且 k=Dm/Dav，Dm k 值約為 。Martin[47, 48]假設(shè) k = 1.5，由相粒子對(duì)晶粒尺寸的影響關(guān)系，如圖 1-2
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG335.5

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本文編號(hào)：2539890