冷軋退火工藝制備納米-微米級(jí)超細(xì)晶粒低碳鋼研究.pdf

1、晶粒細(xì)化是提高大塊金屬結(jié)構(gòu)材料力學(xué)性能的有效手段，因此，能夠同時(shí)提高強(qiáng)度和塑性的超細(xì)晶金屬材料的制備一直受各國(guó)研究人員的關(guān)注。本文采用相變+冷軋+退火復(fù)合處理路線，通過改變冷軋壓下量、退火溫度和退火時(shí)間，制備了超細(xì)晶粒低碳鋼。通過光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡，對(duì)不同工藝處理下試樣的顯微組織以及斷口形貌進(jìn)行觀察，運(yùn)用X射線衍射儀對(duì)超細(xì)晶鋼中碳化物進(jìn)行成分分析，采用拉伸實(shí)驗(yàn)和硬度實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析了試樣的力學(xué)性能，根據(jù)顯微硬度測(cè)量結(jié)果，計(jì)算實(shí)驗(yàn)鋼的

2、再結(jié)晶激活能。得到以下主要結(jié)論:
　　(1)采用50％冷軋退火工藝制備納米/微米晶粒鋼時(shí)，隨著退火溫度的升高和退火時(shí)間的延長(zhǎng)，冷軋纖維化組織逐漸發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大，力學(xué)性能也隨之發(fā)生變化。在550℃退火30min，冷軋組織發(fā)生再結(jié)晶的同時(shí)，納米級(jí)碳化物均勻析出，得到強(qiáng)塑性能匹配良好的超細(xì)納米晶粒，晶粒尺寸細(xì)化到330nm，抗拉強(qiáng)度和總延伸率分別為867MPa和16.7％。
　　(2)根據(jù)顯微硬度和再結(jié)晶激活能之間的關(guān)

3、系，確定了本實(shí)驗(yàn)所用低碳鋼的再結(jié)晶激活能為320.68kJ·mol-1。
　　(3)冷軋壓下量增大至70％時(shí)，隨著壓下量的增加，冷軋組織的儲(chǔ)存能增加，同時(shí)形核點(diǎn)增多，再結(jié)晶開始溫度降低，相同退火工藝下再結(jié)晶行為更加充分。隨著退火溫度的升高及退火時(shí)間的延長(zhǎng)，鐵素體晶粒尺寸明顯增加，滲碳體的形貌也由細(xì)小的顆粒狀轉(zhuǎn)變?yōu)閴K狀。當(dāng)退火溫度為600℃，退火時(shí)間為2min時(shí)，獲得抗拉強(qiáng)度和塑性匹配良好的超細(xì)納米晶粒，試樣的平均晶粒尺寸為288n

4、m，抗拉強(qiáng)度和總延伸率分別為753.8MPa和16.5％。
　　(4)采用循環(huán)退火工藝制備納米/微米晶粒鋼，重復(fù)冷軋退火工藝增加了總的變形量，但能否進(jìn)一步細(xì)化超細(xì)晶鐵素體，主要取決于第二次冷軋退火溫度、退火時(shí)間以及第二次退火前組織。第一次和第二次冷軋壓下率均為50％，退火溫度為500℃、550℃、600℃、650℃，退火時(shí)間分別為2min和30min;第二次退火溫度為600℃，退火時(shí)間為10min時(shí)，超細(xì)晶鐵素體晶粒的尺寸沒有得到