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铌对耐候钢连续冷却转变组织、析出规律的影响

谢天舒  
【摘要】:经济型耐候钢由于其高强度、焊接性、耐腐蚀性等优良性能被广泛应用于各领域。在耐候钢中添加微量合金元素Nb进行合理的热处理及冷却工艺可以达到改善组织、第二相分布和力学性能的目的。因此,制定合理的控轧控冷的工艺参数要以钢的连续冷却转变曲线(CCT)为参考依据,选择合理的冷却速度,成分、适宜的加热温度、轧制温度等是改善组织和性能的有效途径。耐候钢中的Nb元素对第二相析出强化也有一定的影响,合理控制第二相的体积分数、形状、尺寸和分布可以有效改善钢的强韧化效果,本文研究不同Nb含量对钢连续冷却转变以及析出动力学曲线的影响,通过CCT曲线和组织照片分析了不同冷却速度对组织转变、硬度的影响规律,最后对第二相析出动力学曲线进行了相关理论计算,对于实验和生产具有一定的指导意义。 在Gleeble1500D热模拟机上通过热膨胀法、金相法测定不同Nb含量的连续冷却转变曲线,通过比较得出:Nb元素的加入推迟相变的发生,使得CCT曲线右移;使得Ac1、Ac3温度升高,Ms温度降低,各相转变开始温度降低。在相同冷却速度的条件下,随着Nb含量的增加,溶在奥氏体中的含量增加,于是在随后的冷却过程中会在晶界处会出现黑色的类珠光体组织,导致组织成分不均匀,宏观上的表现为硬度逐渐增大;此外,Nb含量的不断增加,在较低的冷却速度下就会获得贝氏体组织,当加入0.039%Nb时,当冷却速度10℃/s时,得到的组织主要是贝氏体组织;当冷却速度20℃/s时,还会有少量马氏体生成。 在Gleeble1500D热模拟机上采用应力-弛豫的方法测定出时间-应力的曲线,在冷却过程中发生的任何相变都会阻碍应力的变化,所以通过分析其曲线上的拐点绘制出析出动力学曲线。通过比较不同Nb含量的PTT曲线可得出Nb元素会提高第二相的析出温度,缩短孕育时间,从而加快第二相在高温析出。此外,通过计算加入Nb后的理论PTT曲线,得到的理论析出温度与实验测得的相近说明加热冷却工艺是合理的。所以,最终为了获得优良的力学性能需要结合CCT和PTT曲线所反映出的相关参数来制定合理的Nb含量、加热制度和冷却工艺。


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