低碳贝氏体型钢变形奥氏体连续冷却研究

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1、上海交通大学硕士学位论文摘要低碳贝氏体型钢变形奥氏体连续冷却研究摘要低碳贝氏体型非调质钢是一种新型钢种，具有良好的低温冲击韧性和焊接性能。本文采用物理模拟技术、纳米压痕技术、微观形貌观察、力学性能检测和理论分析相结合的方法，研究了三种不同含碳量的低碳贝氏体钢在奥氏体非再结晶温度压缩变形、变形后弛豫回复、不同冷却速度、不同终冷温度等工艺条件下的贝氏体转变过程，并对相应转变产物的微观结构和力学性能作了比较，总结了低碳贝氏体型钢的不同组织的演化规律，为开发新钢种提供了指导。本文研究内容和结果如下：(1)相变开始温度(Bs)随奥氏体非再结晶温度变形量增加而非线性降低，初始转变速率升高，

2、整体转变量在变形量<10%左右时高于不变形试样，此后随着变形量增加而降低。奥氏体非再结晶温度压缩变形抑制板条束状贝氏体(B)产生，促进形成准多边形铁素体(αq)和晶内针片状铁素体(AF)。残余奥氏体-马氏体(M-A)组元由不连续薄膜状分布向颗粒状转变。(2)奥氏体非再结晶温度压缩变形后的弛豫过程能使Bs温度和整体转变量回升，且都趋近于不变形试样并达到平衡，这一过程基本能在30s内完成。弛豫后，出现奥氏体晶粒被晶内铁素体分割的现象，贝氏体铁1上海交通大学硕士学位论文摘要素体间的M-A组元由一定厚度颗粒向连续的细薄膜转变。由于受到Bs温度升高、奥氏体晶粒被分割细化、M-A组元形态和

3、含量的变化等众多因素的影响，使试样的显微硬度在经过一定弛豫时间后达到最高。(3)随着冷速从1℃/s提高到30℃/s，Bs温度逐渐下降，显微硬度逐渐升高。微观组织从低冷速条件下形成的粒状贝氏体(αq+AF+颗粒状M-A)逐渐过渡到高冷速条件下形成的板条束状贝氏体(BF+薄膜状M-A)。纳米压痕试验表明低冷速条件形成的颗粒状M-A组元的硬度高于高冷速条件形成的薄膜状M-A组元，而前者贝氏体铁素体的硬度低于后者。(4)随着碳含量升高，低碳贝氏体钢的强度逐渐升高，冲击韧性逐渐变差。在冷却比较充分的条件下，每提高0.01wt.%碳含量，抗拉强度约能提高50MPa。采用较低的终冷温度有利于

4、获得优良的强韧性综合力学性能，而且碳含量升高后，冲击性能对终冷温度更为敏感。碳含量适当且含有薄膜状M-A组元的微观结构在-40℃以下的低温具有最好的冲击韧性。(5)对比不同工艺条件下微观结构的变化总结出在低碳贝氏体钢连续冷却过程中，碳原子起着关键作用，奥氏体变形和不同冷却速度引起的组织变化均与碳原子的扩散行为有关。关键词：低碳贝氏体，准多边形铁素体，针状铁素体，粒状贝氏体，贝氏体相变，终冷温度2上海交通大学硕士学位论文摘要STUDYOFCONTINUOUSCOOLINGAFTERAUSTENITEDEFORMATIONOFLOWCARBONBAINITICSTEELSABSTR

5、ACTLowcarbonbainiticsteelisanewkindofstructuralsteelforitsexcellentlow-temperatureimpacttoughnessandweldingproperty.ManymaterialresearchmethodssuchasPhysicalsimulation,nanoindentationtechnique,metallographicanalysis,mechanicalpropertytests,connectedwiththeoreticalanalyze,havebeenusedtostudyt

6、hetransformationofthreekindsoflowcarbonbainiticsteelwithdifferentcarboncontentsunderconditionssuchaspriorcompressivedeformationatnon-recrystallizedtemperatureofaustenite,relaxationafteraustenitedeformation,differentcoolingrates,anddifferentinterrupttemperature.Microstructuresandmechanicalpro

7、pertieshadalsobeenanalogizedtosummarizetheevolvementofdifferentmicrostructuresinlowcarbonbainiticsteels.Theprimarycontentsandconclusionsareasfollows:(1)Withtheincreaseoftheamountofdeformation,thebainitictransformation-startingtemperature(Bs)felldow