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《清华大学》 2009年
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低碳Mn系空冷贝氏体钢的强韧性优化研究

王勇围  
【摘要】: 本文针对碳含量范围为0.07%~0.30%的一系列低碳Mn系贝氏体钢,总结了一整套强韧性优化的途径。具体研究了不同C含量和不同Si含量的钢在奥氏体化后不同冷速下的组织类型,经空冷、系统回火后组织性能的变化规律,详细讨论了粒状组织的相变过程及M/A小岛形态。对于碳含量为0.08%左右的Mn系贝氏体钢,通过Gleeble热力模拟试验,研究了未微合金化及Nb微合金化后经不同温度热变形对组织的影响,在实验轧机上控轧后的性能数据较好的验证了研究结果。得到了以下主要结论: 1. Si对碳含量为0.07~0.08%的Mn系贝氏体钢空冷后的组织类型几乎不产生影响,但对碳含量为0.17%的钢能明显提高淬透性。 2.低碳Mn、Si钢的粒状组织中M/A小岛具有无规则排列型和平行排列型两种形态,当高温铁素体以台阶机制长大时,容易生成平行排列的小岛,区分粒状贝氏体和粒状组织不能以小岛是否平行排列为标准, Cr能有效抑制低碳Mn、Si钢中的粒状组织转变,使高温先共析铁素体中不出现小岛。 3. Mn系贝氏体钢空冷后存在较大的宏观残余应力,屈服强度较低。低温回火能有效消除残余应力,使屈服强度增高,400℃左右回火后屈服强度达到最高。将Mn系贝氏体钢提高Si含量后经低温回火能获得很好的强韧性配合,对于低Si钢,高温回火后韧性值显著提高。 4.随着变形温度的降低,低碳Mn系贝氏体钢中铁素体量增多,晶粒细化,韧性提高,加Nb之后相同形变工艺下组织显著细化,终轧温度降至760℃后,铁素体的量不发生明显的增多,而进一步发生细化,铁素体相变开始以形核为主。含Nb的低碳Mn系贝氏体钢性能比不含Nb的对于终轧温度更敏感,降低终轧温度能更有效提高含Nb钢的性能。 5.采用粒状贝氏体/马氏体(Bg/M)复相组织,成功研制出工艺简单、低成本的930MPa级超高强螺纹钢筋,已实现工业化生产。对原有低碳Mn系贝氏体非调质中厚钢板进行了性能优化,优化后组织类型为仿晶界铁素体、晶内铁素体、粒状贝氏体复相,控轧+空冷后,R0.2﹥600MPa, Rm﹥800MPa,0℃的V型冲击韧性值大于150J。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TG142.15

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