低碳鋼晶粒亞微米化的控軋控冷工藝研究.pdf

1、21世紀(jì)鋼鐵仍是占主導(dǎo)地位的結(jié)構(gòu)材料，沒(méi)有一種材料能夠全面代替鋼鐵。經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展要求大幅度提高鋼的強(qiáng)韌性，所以在強(qiáng)調(diào)減量化的現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)中，高附加值產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)越來(lái)越重要。由于細(xì)晶強(qiáng)化方式能夠保證材料既提高強(qiáng)度又不降低韌性，所以在新一代鋼鐵材料的研發(fā)過(guò)程中受到各國(guó)科研工作者的普遍關(guān)注。
　　本文以低碳結(jié)構(gòu)鋼（低碳鋼+微合金化鋼）為對(duì)象研究了不同原始組織下不同加熱過(guò)程和軋制冷卻過(guò)程中實(shí)現(xiàn)最終生成組織晶粒超細(xì)化乃至亞微米化的工

2、藝方法，并且對(duì)其在快速加熱和短時(shí)保溫情況下的高溫變形行為和組織進(jìn)行分析，探討不同工藝因素對(duì)超細(xì)晶奧氏體的熱變形行為和α(←→)γ相變的影響;另外，在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件下嘗試軋制生產(chǎn)了亞微米結(jié)構(gòu)鋼，研究取得如下成果:
　　(1)研究了不同加熱速度和保溫時(shí)間以及軋制溫度對(duì)低碳鋼和微合金鋼的組織晶粒大小的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，低碳鋼在加熱速度50℃/s及以上1050℃保溫1S情況下，800℃變形可得最細(xì)化組織約為4μ m，含Ti微合金化TRI

3、P鋼在100℃/s加熱速度，900℃保溫1s情況下，650～750℃形變，可得晶粒尺寸0.4μm左右亞微米組織。
　　(2)利用快速加熱-短時(shí)保溫-Ar3溫度附近大變形量軋制工藝進(jìn)行了細(xì)化最終組織晶粒的實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明影響組織的因素較多，主要包括加熱前原始組織、加熱速度、加熱溫度、保溫時(shí)間、變形溫度和冷卻過(guò)程，是一個(gè)多工藝參數(shù)耦合的過(guò)程。
　　(3)利用熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)研究了影響快速加熱軋制工藝條件下最終組織晶粒的影響因素，實(shí)

4、驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)原始組織、加熱速度、保溫時(shí)間和加熱溫度以及變形溫度和冷卻過(guò)程的控制至關(guān)重要，其中以400℃溫軋鐵素體+珠光體最為有利;含Ti鋼同種工藝下組織細(xì)小程度優(yōu)于含V鋼，TRIP鋼性能優(yōu)于Nb-V-Ti鋼，微合金鋼性能優(yōu)于普碳鋼。加熱速度越快，保溫時(shí)間越短，加熱溫度越低，最終得到晶粒尺寸越細(xì)小，對(duì)冷卻工藝控制可達(dá)相變強(qiáng)化作用。
　　(4)研究了快速升溫后得到亞微米晶低碳結(jié)構(gòu)鋼的高溫應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)，和連續(xù)升溫降溫相變曲線(xiàn)。在連續(xù)升

5、溫相變區(qū)間中:實(shí)驗(yàn)鋼試樣隨升溫速率的增加，相變起始溫度、結(jié)束溫度升高;Ac1和Ac3之間的溫差隨著升溫速度的提高逐漸縮小;Ti元素相比于V元素有利于加快鐵素體→奧氏體相變的發(fā)生;溫軋后保溫有利于推遲鐵素體→奧氏體相變的發(fā)生，加速鐵素體→奧氏體相變的完成。在連續(xù)降溫相變區(qū)間中:加熱保溫時(shí)間延長(zhǎng)會(huì)推遲奧氏體→鐵素體相變的發(fā)生與完成;Ti元素相比于V元素有利于加快奧氏體→鐵素體相變的發(fā)生，V元素有利于奧氏體→鐵素體相變的完成;溫軋后保溫有利于

6、推遲奧氏體→鐵素體相變的發(fā)生與完成。
　　(5)實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行了高強(qiáng)度鋼的工藝探索，利用溫軋結(jié)合快速升溫等工藝方法制備了晶粒尺寸約為0.6～0.8μ m的Nb-V-Ti復(fù)合微合金高強(qiáng)鋼和晶粒尺寸為0.6μ m的含Ti微合金化高強(qiáng)鋼樣品。兩者抗拉強(qiáng)度都可達(dá)1000MPa左右甚至以上，Nb-V-Ti鋼屈強(qiáng)比較高，TRIP鋼軋后淬火試樣強(qiáng)度較高，軋后空冷試樣延伸率較好，綜合分析最佳軋制工藝為保溫溫度930℃軋制溫度為750℃，TRIP