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《北京交通大学》 2018年
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新型热处理工艺贝/马复相钢组织与性能的关系

赵非凡  
【摘要】:“高性能”作为钢铁材料首要目标和永恒的研发主题,而其中Mn系贝氏体/马氏体复相钢因其优良的性能和性价比被广泛应用。本文以贝氏体/马氏体钢为研究对象,从“成分-工艺-组织-性能”出发,通过合金成分设计和热处理工艺的优化,使实验钢获得不同类型和亚结构的复相组织,研究组织与性能之间的关系,并尝试建立力学性能预测模型,以揭示贝/马复相钢的强塑化和强韧化机制。本文设计了四种不同碳含量的Mn-Si-Cr系贝/马复相钢,通过计算和测定的CCT曲线,结合连续冷却过程中组织的演变规律,设计了淬火、淬火-配分、空冷、空冷-配分四种热处理,以获得不同类型和亚结构的复相组织。为了尝试揭示贝/马复相钢的强塑化和强韧化机制。本文对经四种热处理工艺处理后的不同碳含量的实验钢试样进行拉伸试验以及冲击试验,并进行了显微组织观察,X射线衍射(XRD)测试实验,电子探针实验和EBSD实验。通过显微组织的表征发现经不同热处理工艺处理后的实验钢由不同类型的组织组成。研究结果表明,随着碳含量的增加,经四种热处理处理后的实验钢硬度和屈服强度均呈增加趋势,相反韧性呈下降趋势,经配分处理后的QP钢和BQP钢均匀延伸率随着碳含量的增加而增加,Q钢和BQ钢的均匀延伸率先增加再递减。随着碳含量的增加,经BQP处理后的实验钢的强塑积(PSE)呈增加趋势,同时经BQP处理后的U25实验钢具有较好的强塑韧匹配。这是因为预先形成的贝氏体细化组织,并且配分阶段形成不同形态、尺寸、稳定性的残余奥氏体在变形和断裂过程中更好的协调发挥TRIP效应和阻碍裂纹扩展效应,提高了实验钢的强塑性和强韧性。并且成功建立了四种热处理工艺下硬度关于碳含量的预测模型和淬火、淬火-配分工艺下屈服强度关于碳含量的预测模型,丰富了高强钢的力学性能数据库及理论体系,为进一步研究贝/马复相钢的强塑、强韧化机制打下坚实的基础。此外,还研究了不同回火温度下贝/马复相钢强塑韧化机制。研究结果表明,在400℃回火,QPT、BQT和BQPT实验钢具有较好的强塑积,但是由于在400℃回火时实验钢出现了回火脆性现象,所以较难获得良好的强塑韧性匹配。下一步可以尝试在回火脆性温度以外的温度区间获得较优的强塑积,以达到良好的强塑韧性匹配的目的。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TG142.1;TG161

【参考文献】
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