mn-nb-cu-b低碳贝氏体钢静态再结晶及析出行为的研究

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1、StaticrecrystallizationandprecipitationbehaviorofMn-Nb-Cu-BlowcarbonbainiticsteelADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnMaterialProcessingbyYangxinUndertheSupervisionofProf.DongHongboSchoolofAviationManufacturingEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaMay,2012摘要低碳贝氏体钢是近二十年来所发展起来的

2、一种具有高强度、高韧性及优良的焊接性能的新钢类。因其优异的综合性能目前已经大量运用于大型工程机械、航空航天、桥梁、油汽管线等领域。低碳贝氏体钢虽然是一种新的钢类，但现在已经与传统的马氏体淬火钢及铁素体-珠光体钢并驾齐驱，被誉为二十一世纪最有前景的钢种之一。本文采用应力松弛法对Mn-Nb-Cu-B型低碳贝氏体钢的静态再结晶及析出行为进行了研究。伴随着高温奥氏体组织演变，钢的加工硬化与软化同步进行。特别是热变形道次间隙的软化程度是影响形变载荷和组织演变的重要因素。而对微合金钢，由于形变诱导析出作用，在热变形间隙还会发生微合金碳氮化合物的析出。析出对软化和组织演变同样产生影响。因此，研究热变形

3、间隙钢的软化和析出动力学对更好地控制轧制过程非常必要，对制订合理的工艺制度及研究组织性能都有指导意义。本文在Gleeble-3500热模拟实验机上进行了Mn-Nb-Cu-B型低碳贝氏体钢的应力松弛实验及等温双道次压缩实验，得到了实验钢在不同温度、变形速率下压缩变形后的应力松弛曲线及流变应力曲线。主要结论如下：（1）分析了不同实验条件下的应力松弛曲线，研究表明：Mn-Nb-Cu-B型低碳贝氏体钢的应力松弛曲线可分为三个明显的阶段：第一直线阶段对应于形变奥氏体因蠕变而产生的应力松弛；第三阶段表现出小斜率的直线关系，对应于软化奥氏体的应力松弛；两阶段之间的应力迅速变化，是加工硬化奥氏体的软化过

4、程，主要是静态再结晶。（2）计算得到了本实验钢的静态再结晶动力学曲线，然后把应力松弛法与计算静态再结晶百分数的常用方法“后推法”进行比较，两种方法的结果较吻合。说明应力松弛法对研究变形间隙的静态再结晶行为是一种简单可行的方法。（3）采用线性回归的方法计算得到了Mn-Nb-Cu-B型低碳贝氏体钢的形变激活能Q=328kJ/mol及静态再结晶动力学模型：def1.56-1X1exp[0.693(t/t)]=0.1s0.51.70-1X1exp[0.693(t/t)]=5s0.5130.53334.640.09t6.11510dexp[238707/(RT)

5、]0.5x0I同时，通过与实验值比较验证了模型的准确性，计算结果与实验结果吻合得较好。另外，发现高的应变速率对计算精度有影响，需要修正公式中的参数。通过本文前面的研究可知：单一的应力松弛实验就能提供足够的数据来确定任意给定条件下的完整的软化行为，因此在获得相同结果的前提下，其必定比一系列的双道次压缩实验操作更简单快捷。（4）通过观察不同实验条件下的应力松弛曲线及析出－温度－时间曲线（PTTPrecipitation－Temperature－Time），发现了一些规律：即预变形量大，析出开始时间短；变形速率高，析出开始的温度低，即再结晶终止温度低。在较小变形量，较高温度下，出现二次甚至多次

6、析出现象，这是位错摆脱钉扎后移动，形成新的形核位置的结果。（5）通过对应力松弛曲线的分析，确定了实验钢的析出开始时间和析出终止时间，然后结合线性回归的方法获得了Mn-Nb-Cu-B型低碳贝氏体钢在应变速率-1-1为=0.1s和=5s时的析出动力学模型：107110.52700001.2810-1t1.4110[Nb]Zexpexp=0.1s0.05p32RTT(lnk)s107110.52700003.3010-1t2.3810[Nb]Zexpexp=5s0.05p32RTT(lnk)s通过与实测值的对比后结果吻合的较好。关键词：低碳贝氏体

7、钢，应力松弛，静态再结晶，析出动力学，数学模型IIAbstractLowcarbonbainiticsteelisakindofsteelswhichwasdevelopedinrecent20years.Ithasthreecharacteristics:highstrength,highductilityandexcellentweldproperty.Itiswidelyusedinthefieldoflargeenginee