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碳化钒在Fe-C-V微合金钢中的析出行为研究

文波  
【摘要】:本文是在10#钢的基础上,通过添加钒铁和碳来改变钢的钒、碳含量。实验总共熔炼出含钒为0.1%,碳含量为0.1%、0.15%和0.2%;以及碳含量为0.1%、钒含量为0.2%和0.3%共计五种试验用钢。 通过高温热处理实验、热模拟实验和回火实验;采用拉伸试验、冲击韧性试验,结合金相显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)等分析手段;从力学性能、显微组织、回火后组织转变情况等方面系统研究了五种试验钢。期望,通过完成本课题,分析C、V元素对于微合金钢显微组织及性能的影响,进而探讨如何通过成分及工艺控制微合金钢第二相VC的析出。 本论文的主要结论为:(1)钒含量的增加可以使试验钢的强度得到增加,但对其韧性影响不大(。2)试验钢在1100℃保温30min随炉冷却到700℃再保温30min后空冷,铁素体晶粒明显粗化,尺寸达到50μm左右,因此在奥氏体区间钒完全固溶于奥氏体中,没有明显阻止奥氏体晶粒长大的作用。(3)以0.1%C—0.3%V试验钢为研究对象,在Gleeble 1500热模拟试验机上进行奥氏体未变形、单道次压缩变形量为20%的连续冷却转变实验,分别观察860℃未变形和变形条件下的金相组织。结果表明,冷却速度的提高,铁素体、珠光体组织含量减少并且晶粒尺寸变小,贝氏体的含量随着冷却速度的提高而增多;热变形促进了相变,使组织明显细化;变形使贝氏体组织的临界冷却速度增加,抑制了贝氏体组织的形成。(4)以0.1%C—0.3%V试验钢为研究对象,利用Gleeble 1500热模拟试验机,通过压缩变形实验研究了变形温度和变形道次对试验钢金相显微组织及第二相的影响。结果表明,高温多道次变形,发生再结晶且再结晶晶粒已经长大,透射电镜下有很少的第二相质点析出。在低温下单道次变形使晶粒有一定细化,在透射电镜下没有第二相析出,变形使位错密度增加。(5)以0.1%C—0.3%V试验钢为研究对象,将原始试样、经850、1100℃保温30min随炉冷却到700℃再保温30min后空冷的试样和700℃单道次压缩的试样600℃回火,透射电镜下发现经过回火的试样都有第二相VC析出,这些VC与基体存在四种位向关系,但位向关系不完全满足相间沉淀中的B-N关系。(6)理论计算下,0.1%C—0.3%V试验钢的全固溶温度约为1100℃,在738~1100℃,碳完全固溶于奥氏体中,第二相VC不能按相间沉淀的方式析出。VC在位错线上形核是其主要的形核方式,在位错线上形核,使其临界形核能大大降低。但对PPT曲线的影响不大。应变储能可以有效促进VC的析出。VC在铁素体中析出的PPT曲线为单调曲线,不存在鼻部温度。


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