Cu在鋼中作為強(qiáng)化元素,不需要依賴碳、氮元素即可引起強(qiáng)化,對于先進(jìn)高強(qiáng)鋼的發(fā)展具有極好的潛能,因此,其在高強(qiáng)低合金鋼的應(yīng)用受到了廣泛關(guān)注。由于含銅高強(qiáng)低合金鋼具有高強(qiáng)韌性、良好的可焊性和耐蝕性,被廣泛應(yīng)用于造船業(yè)、海洋工程設(shè)備、汽車工業(yè)、建筑鋼、重型工程結(jié)構(gòu)、高壓運(yùn)輸管道、以及橋梁,高壓容器和石油工業(yè)。含銅鋼在時(shí)效過程中的納米富Cu相沉淀是引起強(qiáng)化效果的主要因素,其中,合金元素的添加對富Cu亞穩(wěn)相的析出具有重要作用,因此,探究其對時(shí)效過程中的影響,對于含銅高強(qiáng)鋼的開發(fā)與應(yīng)用具有重要理論與實(shí)際意義。本文利用真空感應(yīng)爐冶煉優(yōu)選了兩種成分的含銅鋼,通過固溶和時(shí)效工藝,借助維氏硬度計(jì)完成了硬度測試,采用金相顯微鏡、場發(fā)射掃描電鏡和高分辨透射電鏡,對固溶與時(shí)效過程中實(shí)驗(yàn)鋼的微觀組織,析出物形貌、結(jié)構(gòu)、分布等進(jìn)行分析,探究了時(shí)效過程中顯微組織和析出相演變過程。運(yùn)用第一性原理計(jì)算了Cu與Ni、Al之間的結(jié)合能,結(jié)合富Cu相統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)探究了Ni、Al共添加對析出動(dòng)力學(xué)的影響機(jī)理。利用XRD Rietveld結(jié)構(gòu)精修分析了時(shí)效過程中基體的晶格參數(shù)變化,結(jié)合WH方法計(jì)算了位錯(cuò)密度的演變規(guī)律,在此基礎(chǔ)上,探究... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

普通碳素鋼和HSLA鋼的應(yīng)力應(yīng)變曲線示意圖[4]

內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文--7--去與基體的共格性。在這個(gè)轉(zhuǎn)變過程中，由彈性應(yīng)變能引起的沉淀顆粒形貌的變化是含銅鋼研究的重點(diǎn)之一。圖1.2bcc→9R→fcc的析出貫序機(jī)理示意圖[23]1.4銅析出強(qiáng)化鋼強(qiáng)化機(jī)制Cu在鋼中因時(shí)效而彌散析出導(dǎo)致鋼的強(qiáng)化效果，尤其當(dāng)鋼中的銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于1wt.%Cu時(shí)會造成明顯的強(qiáng)化。鋼中納米富Cu析出相細(xì)小，一般在幾納米到幾十納米之間，而且在時(shí)效析出過程中，析出相的析出貫序比較復(fù)雜，除最開始形成的bcc結(jié)構(gòu)的偏聚區(qū)和最終的平衡態(tài)ε-Cu相外，還會出現(xiàn)具有9R和3R結(jié)構(gòu)的亞穩(wěn)相，與時(shí)效強(qiáng)化相對應(yīng)的析出相類型尚未形成統(tǒng)一的認(rèn)識。研究表明，Cu析出相的形貌、尺寸、分布及與基體的共格程度對鋼的力學(xué)性能有重要影響，不同類型的析出相對應(yīng)著不同的強(qiáng)韌化作用[24~26]。目前，許多研究者利用場離子顯微鏡(FIM)，高分辨透射電鏡(HRTEM)，X射線吸收技術(shù)如EXAFS和XANES，三維原子探針(3DAP)等對Fe-Cu系合金析出相類型展開了大量研究工作。一般認(rèn)為，ε-Cu相的析出是造成強(qiáng)化的原因。Goodman等[27]研究認(rèn)為，時(shí)效峰處的析出強(qiáng)化是由含銅50at.%的析出顆粒所致，其析出強(qiáng)化效果遠(yuǎn)高于ε-Cu相。Maruyama等[28]則認(rèn)為析出過程的主要強(qiáng)化相并非-Cu，而是與Fe基體具有共格關(guān)系的Cu偏聚區(qū)。Mao等[29]的觀察結(jié)果表明，F(xiàn)e-Cu合金中Cu析出相在bcc結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閒cc穩(wěn)定結(jié)構(gòu)中間還會出現(xiàn)類B2結(jié)構(gòu)。類B2結(jié)構(gòu)的析出相的形貌隨時(shí)效時(shí)間增長由等軸狀變?yōu)闄E球狀，在較長時(shí)效時(shí)間范圍內(nèi)保

內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文--17--將鑄坯鍛造并進(jìn)行表面處理之后，在1200℃的氬氣氣氛保護(hù)下進(jìn)行均勻化處理，隨后鋼錠進(jìn)行鍛造成尺寸為30mm厚，80mm寬的長方體鍛坯，鍛造工藝為：在1025℃保溫3小時(shí)后進(jìn)行鍛造，終鍛溫度850℃，鍛后空冷。根據(jù)Fe-Cu二元合金相圖[55]，如圖2.1所示，以此為依據(jù)進(jìn)行了如下工藝設(shè)計(jì)。圖2.1Fe-Cu二元合金相圖[55]將鍛后試樣加熱至900℃保溫30分鐘，以保證良好的固溶效果。然后在500℃進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效時(shí)間分別選擇5、15、30、60、120、480分鐘，以探究不同時(shí)效時(shí)間對銅析出反應(yīng)的影響。固溶和時(shí)效工藝如圖2.2所示。（2）硬度測試將軋制后水冷和時(shí)效后的試樣在HVS-50數(shù)顯維氏硬度計(jì)上進(jìn)行硬度測試，每個(gè)樣品至少測試9個(gè)點(diǎn)取平均值。實(shí)驗(yàn)載荷30kg，加載停留時(shí)間10s。（3）顯微組織觀察取10×10×10mm的試樣，經(jīng)砂紙磨制與拋光后，采用4%的硝酸酒精溶液浸蝕，在金相顯微鏡和場發(fā)射掃描電子顯微鏡下觀察顯微組織。（4）析出相觀察

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]1:3型鎵基稀土過渡族化合物的制備及其磁性能的研究[D]. 梅簡.華北電力大學(xué) 2013



本文編號：3442295