【硕士论文】低碳低合金钢晶粒超细化研究.pdf

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1、低碳低合金钢的晶粒超细化研究摘要超细晶粒钢呈现出高强度、高硬度和优异韧性等特点，从而引起了广泛重视：但塑性不稳定性的致命弱点却成为困扰其实际应用的瓶颈。为此，本研究工作利用了复合相组织来改善超细晶粒钢强度与塑性的平衡。同时，将相变与形变进行有机的结合，设计了控制轧制工艺(TMCP)，从而制各出具有多种组成相和良好综合力学性能的超细晶粒钢。通过对亚微米(1岫一100rim)超细晶粒单相钢、超细晶粒双相钢和具有多种组成相的亚微米超细晶粒钢深入系统的研究，得到以下主要结论：首先，采用奥氏体热轧预处理与马氏体

2、温轧大变形组合工艺，将SS400钢的晶粒超细化到亚微米级。超细化晶粒的形成可能是连续再结晶和动态再结晶综合作用的结果，而微细碳化物颗粒能起到抑制超细晶粒长大的作用。力学实验结果表明，单相超细晶粒钢的屈服强度和显微硬度基本遵循Hail-Petch经验公式，比母材SS400钢提高了1倍以上；但严重的塑性不稳定性问题仍然存在：屈强比接近于1，均匀延伸率仅为8％；甚至经过后续的热处理也无法得到很好的改善。同时，超细组织中还存在显著的变形织构和亚结构。其次，采用新型TMCP工艺制取了超细晶粒铁素体／马氏体双相钢

3、。所获得的超细晶粒双相钢组织比较理想，铁素体晶粒几乎完全为等轴状，平均晶粒直径小于31xm；均匀分布且含量可进行调整的岛状马氏体，平均晶粒直径小于1．441am。岛状马氏体不仅能够抑制超细晶粒的长大，而且还提高了F／M界面结合能力，并显著增强了钢的加工硬化率。结果，强度比母材至少高出200MPa，达到了753MPa以上；延伸率虽然略有降低，但仍保持在23％以上；强塑积超过了18700MPa．％。此外，超细晶粒双相组织中没有明显的变形织构，各向同性好，极具性能优势。第三，采用相变与形变的组合工艺，成功制

4、各了具有多种组成相的亚微米超细晶粒钢。组织研究结果表明，铁素体体积分数约为72％，板厚方向平均晶粒尺寸0．710m。均匀弥散分布于超细组织中的残余奥氏体等其它相所占体积分数约28％，轧制方向平均晶粒尺寸2．13I．an，板厚方向平均晶粒尺寸0．589rn，平均长宽比为3．6。力学实验结果表明，具有多种组成相的亚微米超细晶粒钢有着良好的综合力学性能，强度较其母材增加了346MPa，达到976MPa；同时，总的延伸率略有提高，达30％，强塑积约为28700MPa·％。分析表明：塑性不稳定问题可能是超细晶粒

5、钢的固有特性，而组织中残余奥氏体等其它组成相的含量不适当时，也会导致均匀延伸率的降低。因此，各组成相的体积分数存在有较佳范围。关键词：超细晶粒钢，亚微米，单相，双相，多相第1页Ultraf'megrainedlowcabronandlowalloysteelsAbstractBymeansofSEM。1]EM，XRDandEBSD，themicrostructureandmechanicalpropertiesofthesubmicronsteel，theultrafinegrainedDual-Ph

6、asesteelandthesubmicronsteelcomprisedofthreeormorephasesaresystematicallyinvestigated．’Ihemainresultsobtainedinthepresentworkareasfollows：Firstly．thesubmicronSingle—PhaseSS400steelwaspreparedbytheprocesscombinedhot—rollingofaustenitewithwarrn．rollingofm

7、artensite．ThefoITnationofthesubmicron—grainswouldbeattributedtocontinuonsrecrystallizationanddynamicrecrystallization．andthecarbidescaninhibitgraingrowthof血eultrafineferritic掣ains．Mechanicalpropertiesmeasllrementsindicatethattheyieldstrengthandhardnesso

8、fsubmicronSingle．PhaseSS400steelaredoublethanthoseofSS400steel．andHall．Petchrelationshipisconfirmed．However．thereexiststlleplasticityinstabilityforthepresentmaterial．Yielding-tensileratioisalmostapproachto1anduniformelongationisl