基于形變強(qiáng)化相變的微合金鋼組織超細(xì)化研究.pdf

1、本文以低碳微合金鋼為研究對(duì)象，以形變強(qiáng)化鐵素體相變(Deformation Enhanced FerriteTransformation/DEFT)與微合金元素的晶內(nèi)形核理論為指導(dǎo)，利用熱模擬單道次變形與多道次變形的試驗(yàn)方法，系統(tǒng)研究基于DEFT的微合金鋼組織演變規(guī)律及其細(xì)晶機(jī)理，納米析出相(納米粒子)、形變條件和化學(xué)成分對(duì)組織超細(xì)化的影響。探索開發(fā)適應(yīng)我國當(dāng)前熱連軋機(jī)裝備水平的微合金鋼超細(xì)晶粒鋼的制備工藝。 研究表明，溫度過冷

2、與變形的共同作用大幅度提高相變驅(qū)動(dòng)力，導(dǎo)致高的形核率。相變產(chǎn)物的增加主要是靠持續(xù)不斷地形核完成的。微合金鋼的組織超細(xì)化是由相變鐵素體、鐵素體原位動(dòng)態(tài)再結(jié)晶、析出相的晶內(nèi)形核與二次形核、針狀鐵素體、奧氏體晶粒碎化以及納米粒子釘扎亞結(jié)構(gòu)的共同作用所至。相變鐵素體由于其晶界、亞晶界、胞壁等被析出相的別針作用所控難以長大，既使對(duì)其進(jìn)行繼續(xù)變形，也只發(fā)生鐵素體的原位動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，從而保證了微合金鋼超細(xì)組織的穩(wěn)定性。 發(fā)現(xiàn)在傳統(tǒng)意義上有害的M

3、nS類夾雜物納米粒子可為鋼中V(C，N)和晶內(nèi)鐵素體提供形核核心，起到了細(xì)化晶粒的顯著作用。納米粒子的粒徑與鐵素體晶粒尺寸有著顯著的線性相關(guān)關(guān)系，在超細(xì)晶鐵素體體積比>80％，晶粒尺寸<4 μm的微合金鋼中，納米粒子的尺寸皆小于30nm。微合金元素V、Nb具有兩重性，固溶V、Nb阻礙DEFT的進(jìn)行；而變形中析出的V(C,N)、V-Nb(C，N)則可為晶內(nèi)鐵素體提供更多的形核核心。此外，V(C,N)、V-Nb(C，N)在長大、粗化過程中與

4、基體間共格關(guān)系逐步消失，形成新的異相界面，又成為后繼變形或冷卻時(shí)新相的有利形核位置，促進(jìn)晶內(nèi)鐵素體在此形核。因此可以充分利用V、Nb的有利作用同時(shí)避免其不利影響，達(dá)到最佳的細(xì)晶效果。 以上述研究成果為基礎(chǔ)，利用我國當(dāng)前的熱連軋工藝裝備，成功地開發(fā)出強(qiáng)度級(jí)別達(dá)到750MPa的微合金超細(xì)晶粒鋼板。同時(shí)，采用遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論對(duì)超細(xì)晶粒鋼組織進(jìn)行了預(yù)測(cè)，與實(shí)驗(yàn)值相比，超細(xì)晶鐵素體體積比預(yù)測(cè)精度達(dá)91％以上，超細(xì)晶鐵素體晶粒尺寸預(yù)測(cè)精度達(dá)