高性能钢铁材料课后习题与答案.doc

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1、高性能钢铁材料课后习题与答案  一、综述与高性能钢铁材料相关的其它工艺技术。n高性能钢铁材料是以超细晶为核心，与高洁净和高均质共同构成三个主要特征。n现简要介绍除了超细晶钢的形成和组织控制技术以外，在制造过程和应用研究中的关键技术1、超细晶钢的洁净度n洁净钢是指钢材内部已经存在的杂质和夹杂物的含量不影响钢材最终使用的“洁净度”它不是纯净无夹杂，是材料按使用和考虑生产成本提出的综合要求（称为经济洁净度）。金属材料的加工性能、疲劳性能、延迟断裂性能、抗冲击性能等主要决定于材料中非金属夹杂物的性质、尺寸和数量。但当非金属夹杂物的尺寸小于1um，且其数量少至彼此间距大于10um

2、，则不会对材料的宏观性能产生影响。n高洁净冶金技术：n（1）.极低硫([S]%≤0.0005)脱硫原理及技术n(2)“无污染脱氧技术”2、超细晶钢的均质性等轴晶发达的铸坯比柱状晶发达的铸坯具有较小的中心偏析和疏松趋势。因此铸坯等轴晶化是超细晶钢的均质性的主要技术。n形成全等轴晶铸坯的关键技术是：n1.低过热度的形成与控制；n（1）低过热度的意义低温浇注(低过热度）有利于形核。n（2）低过热度的获得na.控制炉外精炼炉和中间包的钢液温度；nb.在连铸中间包上添加水冷水口。n2.电磁搅拌技术n连铸过程中应用电磁搅拌的目的是使钢液产生强制流动，使铸坯钢液的高温区与低温区充分混

3、合，加快过热度的导出，并熔断树枝晶，增加结晶核心及等轴晶数量。n3.低温度梯度的形成与控制；n（1）低温度梯度的作用n固液界面前沿的的成分过冷析出新的晶核，阻止柱状晶长大，从而形成等轴晶区。n（2）低温度梯度形成与控制n低过热度有利于低温度梯度形成。3、超细晶钢的制造流程组织性能预报n通过生产制造过程各工序可控参数和各工序中各种工序和物理模型确定组织与性能的定量关系。n以热轧过程中的组织预报为例作简单介绍n1.粗精轧过程的再结晶形核与长大过程模拟n例如元胞自动机物理模型：n2.冷却过程中的热轧带钢的相变演化规律n相变演化规律实质上是各相体积比的发展过程。例如A体的分解通

4、常由两个方面描述：一是相变模型（相变过程计算，计算各组成相的体积分数）；二是铁素体晶粒尺寸模型。n3.热轧带钢卷取过程中的传热及晶粒长大模型n(1)热轧带钢卷冷却过程中的温度场模拟；n(2)热轧带钢卷冷却过程中的铁素体晶粒缓慢长大模型n4.组织与性能的预测模型n为精确预测和控制产品的质量，必须确立组织与力学性能的对应关系。4、超细晶钢的焊接n1.超细晶钢焊接的关键问题n要求焊接接头必须达到钢材本身性能水平。n有两个关键问题要解决：n1）.焊接热循环对钢材性能的影响n金属采用熔焊焊接时，不可避免会在周围金属中产生温度梯度，这一温度梯度将影响焊缝附近的金属组织与性能，即热影

5、响区。n2）.焊缝金属的性能n超细晶粒钢焊接过程中填充金属的凝固与相变机制、合金元素和微合金元素的影响规律是重要的研究内容。n2.超细晶钢焊接的主要措施n（1）低热输入；（2）采用低转变温度焊丝焊接；3）采用焊缝金属高匹配焊接；n（4）采用不预热高强焊接材料；5）氧化物冶金二、试述低碳（超低碳）贝氏体型新钢类的组织与性能特点.组织特点：1、低碳（超低碳）贝氏体钢的组织类型属于无碳贝氏体。2、低碳（超低碳）贝氏体钢的碳含量降低至0.05%左右，传统意义上的铁素体／渗碳体组织不存在，得到的主要是中温转变产物如针状铁素体、贝氏体等。习惯上贝氏体分为上、下贝氏体、粒状贝氏体、及

6、无碳贝氏体。3、无碳贝氏体板条之间无渗碳体型碳化物，析条内也无此类碳化物的析出，板条存在大量位错，板条边界由位错墙构成板条之间存在一些细小尺寸的的残留A及M/A岛。（冷却时温度不断降低，相变驱动力降低A不能完全转化）性能特点：1、当碳含量低于0.10%，钢的碳当量对冷裂纹敏感性影响不大。在高的碳当量下，仍有好的焊接性。2、贝氏体钢的碳含量降低至0.05%左右，通常冷却条件下不产生渗碳体，以至于碳当量对冷裂纹的影响不大，不形成脆性相渗碳体，因此碳的危害、渗碳体对贝氏体韧性的影响等问题已解决，钢的焊接性极好；通过析出强化，屈服强度高于500MP，低温冲击韧性非常好。三、试述

7、低碳（超低碳）贝氏体钢的强化机制.（课件）；降碳造成的强度下降通过其它方法补偿：（1）细的贝氏体板条束；(a)利用高温非再结晶区控轧得到细长的变形A体，处于形变状态的A具有很高的形变能，相变时增大了新相形成驱动力，形核点多，细化晶粒；(b)钢中加入少量提淬透性元素使轧后空冷条件下，提高过冷度，形核率大大提高，变形A体转变为细小的各种形态的贝氏体组织，此时的贝氏体板条束或粒状贝氏体团相当于晶粒。（2）高位错密度；(a)贝氏体以切变方式形成，产生相当数量的相变位错；(b)贝氏体相变时继承A体内的大量变形位错，即组织遗传作用。（3）碳化物析出强