21世紀以來,我國的工業(yè)發(fā)展越來越迅速,人們對鋼鐵材料的性能要求也隨之更加嚴格,因此開發(fā)出具有高強度兼具有高塑性的高性能鋼,具有重要意義。本文選取24CSiMnNiCrMoV低碳合金鋼作為研究對象,對其進行QPT熱處理,采用OM、SEM、TEM、XRD、EDS以及拉伸實驗等方法,研究熱處理工藝參數(shù)對材料微觀組織及力學性能的影響,進而揭示其強韌化機制。將低碳合金加熱至900℃完全奧氏體化保溫30 min,于240℃鹽浴溶液中進行等溫淬火5 min,隨后在280℃³60℃溫度區(qū)間進行回火配分60 min,最后水冷至室溫。研究回火配分溫度對低碳合金鋼組織和性能的影響規(guī)律。結果表明,隨著回火配分溫度的升高,實驗鋼的屈服強度逐漸降低,抗拉強度先降低后升高,而延伸率則呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢。當在回火配分溫度為340℃時,實驗鋼的力學性能達到最佳配合,即抗拉強度為1806 MPa,屈服強度為1495 MPa,延伸率為17.7%,強塑積可達32.92 GPa·%。與傳統(tǒng)QT工藝相比,強塑積提高了約75%。強韌化性能隨溫度的變化規(guī)律與實驗鋼獲得由板條貝氏體、馬氏體、殘余奧氏體和碳... 

【文章來源】：長春工業(yè)大學吉林省

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

下貝氏體轉變機制及組織特征示意圖

穩(wěn)態(tài)的殘余奧氏體相，貝氏體相的體積分數(shù)一般在25~40%之間，鐵素體相的體積分數(shù)一般為50~60%、亞穩(wěn)態(tài)殘余奧氏體相的體積分數(shù)為5~15%。貝氏體相的存在保證了TRIP鋼的強度，鐵素體在TRIP鋼受力變形過程中可以優(yōu)先變形緩解貝氏體的應力集中，對于材料塑性有一定幫助，殘余奧氏體在受力變形過程中會發(fā)生“相變誘發(fā)塑性TRIP”效應，可以一定的提高其塑性。這種多相組織使TRIP鋼擁有較好的屈服抗拉強度的同時更具有高的塑性，是先進的高強度鋼。對試樣進行單向拉伸變形時，使其發(fā)生殘余奧氏體向馬氏體的轉變-相變誘發(fā)塑性效應如圖1.2所示：試樣在拉伸過程中，施加的拉伸應力會使其發(fā)生形變，形變位置的殘余奧氏體作為軟相會優(yōu)先變形從而引發(fā)向馬氏體相轉變，由于殘余奧氏體含碳量較高，所以轉變成的馬氏體為高碳馬氏體，高碳馬氏體強度較高，在變形位置會產(chǎn)生相變強化效應，致使變形位置的強度比未發(fā)生變形部位的強度更高，以至于局部變形得到抑制。繼續(xù)施加應力發(fā)生變形部位會向未發(fā)生馬氏體相變的位置轉移，導致相變誘發(fā)塑性效應繼續(xù)向變形靠后的位置轉移。在對試樣進行單向拉伸的整個過程中，因為奧氏體受到應力產(chǎn)生變形從而發(fā)生馬氏體相變的現(xiàn)象會交替出現(xiàn)在不同部位，連續(xù)的發(fā)生局部受力產(chǎn)生變形-馬氏體相變產(chǎn)生強化-變形繼續(xù)向后轉移的過程，規(guī)避了局部應力集中使變形在某一位置持續(xù)增加以至于最后引發(fā)頸縮，對材料的塑性有很大改善。TRIP鋼中的形變誘發(fā)馬氏體相變效應，在實際生活應用中，對于材料塑性以及使用壽命的改善是及其明顯的，可以延緩受力變形過程中產(chǎn)生的局部應力集中，抑制微裂紋的產(chǎn)生。圖1.2相變誘發(fā)塑性效應示意圖[20]

第1章緒論5長，并且高的碳含量還會影響材料的焊接性，這些缺點嚴重制約著其在工業(yè)中的應用。降低鋼中的碳含量制備低碳超細納米貝氏體鋼不僅可以縮短其轉變時間，還可以改善鋼的焊接性能，使其制作工藝和利用價值都可滿足工業(yè)生產(chǎn)應用。圖1.3為燕山大學馮瑩等人[25]利用模擬手段對兩種含有鋁元素和不含鋁元素的低碳無碳化物貝氏體鋼測試計算出的等溫轉變（TTT）曲線。結果表明兩種低碳鋼在Ms點以上下貝氏體轉變溫度區(qū)間等溫貝氏體轉變的完成時間都控制在了3個小時以內。說明降低鋼中的碳含量可以有效加速貝氏體的轉變，縮短等溫轉變時間，極大簡化了加工工藝，降低其制造成本。圖1.3等溫轉變（TTT）曲線：（a）為無鋁鋼；（b）為含鋁鋼

【參考文獻】：
期刊論文
[1]淬火-配分-回火（QPT）鋼的研究進展[J]. 黎雨,李偉,金學軍.  中國材料進展. 2019(07)
[2]Ultrastrong steel via minimal lattice misfit and high-density nanoprecipitation[J].   Science Foundation in China. 2017(02)
[3]淬火-配分-回火工藝處理低碳低合金鋼的氫脆敏感性[J]. 劉丹,宋文英,石鵬亮,王存宇.  機械工程材料. 2015(10)
[4]鋼中帶狀組織的研究現(xiàn)狀[J]. 張迎暉,賴泓州,趙鴻金.  軋鋼. 2014(03)
[5]殘余奧氏體增強低碳Q-P-T鋼塑性的新效應[J]. 王穎,張柯,郭正洪,陳乃錄,戎詠華.  金屬學報. 2012(06)
[6]低合金鋼在中國的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J]. 翁宇慶,楊才福,尚成嘉.  鋼鐵. 2011(09)
[7]納米貝氏體鋼中的位錯密度測定[J]. 李洪巖,金學軍.  上海交通大學學報. 2010(05)
[8]含鈮TRIP鋼連續(xù)退火后的組織性能及強化機理[J]. 江海濤,唐荻,米振莉,陳雨來.  北京科技大學學報. 2010(02)
[9]熱軋雙相鋼塑性變形和斷裂行為的研究[J]. 方圓,劉雅政,周樂育,賈松,宋仁伯,黃全偉.  塑性工程學報. 2009(03)
[10]淬火-碳分配-回火（Q-P-T）工藝淺介[J]. 徐祖耀.  金屬熱處理. 2009(06)

博士論文
[1]低碳含量無碳化物貝氏體鋼的強韌化及低周疲勞行為研究[D]. 周騫.燕山大學 2015

碩士論文
[1]無碳化物貝氏體鋼的顯微組織、力學性能和疲勞裂紋擴展行為[D]. 馮瑩.燕山大學 2013



本文編號：3453898