低成本高強韌低合金鑄鋼組織與性能研究.pdf

1、隨著鑄鋼生產(chǎn)技術(shù)的迅速發(fā)展，高性能鑄鋼的生產(chǎn)與應(yīng)用越來越廣泛。高性能鑄鋼與傳統(tǒng)鑄鋼相比，在強度、韌性等方面具有獨特的優(yōu)越性。目前，部分原材料價格呈上漲趨勢，為達(dá)到低成本高性能的目的，必須考慮材料的成本。
　　 本文以ZG35SiMn為研究對象，通過正交實驗設(shè)計低合金鋼的基本化學(xué)成分，考察其力學(xué)性能和顯微組織，分析各元素、熱處理工藝對鑄造低合金鋼組織和性能的影響。運用正交實驗直觀分析法和回歸分析法分別得到低合金鋼中四種基本成分的最

2、佳配比以及力學(xué)性能與各元素含量之間的關(guān)系式。結(jié)合一定成本和性能的要求，在正交實驗的基礎(chǔ)上研究了加入稀土和鈮對低合金鋼組織和性能的影響，探討了稀土和鈮在鋼中的作用機理。通過熱力學(xué)計算，分析了稀土和鈮在鋼中的存在形式以及稀土在鋼中生成氧化物、硫化物的條件。利用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡，能譜分析等手段分析了合金的顯微組織。結(jié)果表明，稀土不僅有脫氧、脫硫的作用，還能控制夾雜物形態(tài)。稀土和鈮都有細(xì)化晶粒的作用。運用錯配度和經(jīng)典電子理論，分析了Ce2O

3、3和NbC作為基底促進(jìn)形核相非均質(zhì)形核的能力，證明了Ce2O3對δ-Fe非均質(zhì)形核有非常顯著效用，對γ-Fe非均質(zhì)形核效用中等，而NbC對δ-Fe和γ-Fe的非均質(zhì)形核效用都為中等?？烧J(rèn)為細(xì)化晶粒的主要機理是Ce2O3和NbC成為初生γ-Fe和δ-Fe的異質(zhì)晶核以及稀土在晶界的偏聚而對晶界的阻礙作用。用萬能拉伸試驗機和布氏硬度計分別進(jìn)行拉伸試驗和宏觀硬度測量。結(jié)果表明，鋼中加入0.03％稀土后，屈服強度由525MPa提高到535MPa，

4、而延伸率則由18％下降到16.1％；在此基礎(chǔ)上再加入0.03％鈮，屈服強度進(jìn)一步提高到565MPa，而延伸率則為17％。實驗證明，稀土與鈮的復(fù)合加入，稀土的固溶強化作用增強，碳化鈮析出增多，呈彌散狀分布于鐵素體基體，且顆粒較小。用稀土和鈮微合金化復(fù)合處理可使低合金鋼獲得良好的強韌化綜合性能。低合金鋼中復(fù)合加入稀土和鈮，開發(fā)出了正火態(tài)屈服強度為565MPa，延伸率為17％的強韌性能良好的低合金鋼。低成本實現(xiàn)了低合金鋼強度與韌性的協(xié)調(diào)提升。