N18和N20高錳無磁鋼的組織和性能研究.pdf

1、近年來，隨著我國(guó)國(guó)防工業(yè)、高新技術(shù)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)重點(diǎn)領(lǐng)域的快速發(fā)展，相關(guān)行業(yè)對(duì)于無磁鋼的市場(chǎng)需求迅速增長(zhǎng)。而Fe-Mn系高錳無磁鋼的生產(chǎn)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，成本低廉，性能穩(wěn)定，具有良好的市場(chǎng)前景。本文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“高錳奧氏體無磁鋼的退火孿晶形成機(jī)理”，以50Mn18Cr4V（以下簡(jiǎn)稱N18）和30Mn20Al4V（以下簡(jiǎn)稱N20）高錳無磁鋼為研究對(duì)象，通過高溫壓縮熱模擬實(shí)驗(yàn)，研究了N18和N20高錳無磁鋼的熱變形行為，模擬了加熱溫度和

2、冷卻速度對(duì)顯微組織和硬度的影響，分析了熱軋和熱處理過程中的組織和性能演變規(guī)律，并對(duì)N18和N20鋼在拉伸變形過程中的變形機(jī)理進(jìn)行了研究。論文的主要工作如下:
　　(1)通過高溫單道次壓縮實(shí)驗(yàn)測(cè)定了N18和N20高錳無磁鋼的流變應(yīng)力曲線，研究了N18和N20鋼在高溫壓縮過程中的變形行為、變形組織特點(diǎn)以及組織演變規(guī)律，建立了N18和N20鋼的高溫本構(gòu)關(guān)系，分析了高溫變形抗力的影響因素并建立了變形抗力模型。結(jié)果表明，N18鋼的熱變形激活

3、能明顯高于N20鋼，熱變形過程中更不易發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶;N18鋼在低溫低應(yīng)變速率條件下變形容易導(dǎo)致開裂，在低溫高應(yīng)變速率下變形容易產(chǎn)生流變失穩(wěn)。
　　(2)通過工藝模擬實(shí)驗(yàn)，分析了不同加熱溫度下N18和N20高錳無磁鋼的奧氏體晶粒尺寸和宏觀硬度的變化規(guī)律，研究了熱變形后冷卻速度對(duì)N20鋼的組織演變和宏觀硬度的影響。結(jié)果表明，當(dāng)加熱溫度分別超過1100℃和1000℃時(shí)，N18和N20鋼保溫10min后晶粒開始迅速長(zhǎng)大，當(dāng)加熱溫度超過1

4、200℃時(shí)，N20鋼晶粒發(fā)生異常長(zhǎng)大，并且N18和N20鋼的宏觀硬度隨著加熱溫度的升高而降低;熱變形后高溫段的冷卻速度對(duì)于奧氏體的組織形態(tài)起到?jīng)Q定性影響，冷卻速度越大，奧氏體組織的硬度值越高。
　　(3)利用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)對(duì)N18和N20高錳無磁鋼在熱軋過程中的顯微組織演變進(jìn)行了研究，測(cè)試和分析了N18和N20熱軋板的宏觀硬度、沖擊韌性以及N20熱軋板的拉伸性能。結(jié)果表明，熱軋過程中形成

5、的退火孿晶有助于細(xì)化奧氏體晶粒;隨著終軋溫度的降低，V(C，N)應(yīng)變誘導(dǎo)析出顯著抑制了N18鋼動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的持續(xù)發(fā)生;N18和N20鋼的沖擊功整體偏低，N20鋼沖擊功隨溫度的降低變化不明顯，鏈狀分布的AlN夾雜物惡化了N20鋼的沖擊韌性。
　　(4)研究了不同固溶處理制度下N18和N20熱軋帶鋼的顯微組織演變規(guī)律，測(cè)試了經(jīng)過固溶和時(shí)效處理的N18和N20鋼的拉伸性能，結(jié)合掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)觀察，簡(jiǎn)要分析了N18和

6、N20鋼的塑性變形機(jī)制，并測(cè)量了這兩種無磁鋼經(jīng)過時(shí)效處理之后的磁導(dǎo)率。結(jié)果表明，N18鋼在較高的固溶溫度和冷卻速度下容易發(fā)生馬氏體相變;N18鋼熱軋板經(jīng)過1050℃固溶處理后，生成的再結(jié)晶晶粒較為細(xì)小，強(qiáng)度較高，經(jīng)過時(shí)效處理后，強(qiáng)度得到進(jìn)一步提高，但延伸率降低;N20鋼經(jīng)過較高溫度固溶處理后，強(qiáng)度大幅下降，延伸率則顯著增加;N18和N20鋼的塑性變形機(jī)制主要為位錯(cuò)滑移和形變孿晶;時(shí)效處理后，N18和N20鋼具有很低的磁導(dǎo)率，無磁性能良好