Mn对低碳钛微合金钢组织与性能的影响研究

摘要

作为钢中重要的微合金元素，钛既可以细化钢的晶粒，又具有良好的第二相强化作用，同时还具备明显的成本优势，因此低碳钛微合金钢在工程建设领域获得了广泛的应用。作为钢中重要的脱氧元素，锰通过降低相变温度以细化晶粒的同时还起着一定的固溶强化作用，此外还能够降低硫的热裂倾向。钛属于强碳化物形成元素，锰属于弱碳化物形成元素，研究表明，锰能够增大奥氏体中碳化钛或碳氮化钛的固溶度，进而对材料的强度产生一定的影响。
　　SM490A是一类焊接性能良好的工程结构钢，某厂采用低碳钛微合金化进行生产，成分设计由0.4％Mn和0.8%Mn两种体系构成。在生产过程中发现，该钢存在性能波动超标的现象：
　　1）采用0.4%Mn体系时，抗拉强度偏低；
　　2）采用0.8%Mn体系时，抗拉强度偏高。
　　在Ti、C含量一定的情况下，两种Mn含量体系下抗拉强度差值达到100~150MPa，并由此造成了生产工艺的不稳定性。有鉴于此，本论文通过对SM490A钢的生产实绩进行统计分析，配合组织观察和理论计算对该问题进行研究，结果表明：
　　0.4%Mn体系强度偏低的因素有：
　　1）轧制压下量不足导致变形量较小，加工硬化效果较低；
　　2）Mn、Ti含量采用下限控制，造成细晶强化和第二相强化效果较低。0.8%Mn体系强度偏高的因素有：
　　Mn、Ti含量采用上限控制，造成较高的固溶强化、细晶强化和第二相强化作用，轧制压下量对抗拉强度影响不大。
　　综合数据分析结果，结合钢企对降本增效的迫切需求，依据产品厚度对SM490A钢的生产工艺提出了工艺优化建议，经实际生产检验，强度波动问题获得了良好地解决，减少了该厂的质量异议与经济损失。
　　1）厚度≤9.7mm，Mn控制在0.5%~0.6%，目标0.55%，Ti在0.055%~0.07%，目标0.06%。
　　2）厚度>9.7mm，Mn控制在0.068%~0.08%，目标0.072%，Ti含量保持不变。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 前言

1.2 钢铁材料的强韧化

1.3 微合金钢

1.4 微合金钢中的第二相及其固溶/析出行为

1.5 低碳钛微合金钢

1.6 课题研究意义、内容和目标

第二章 低碳钛微合金钢SM490A的冶炼、加工与检测

2.1 SM490A钢的牌号、成分与性能要求

2.2 SM490A钢的冶炼工序

2.3 SM490A钢的轧制加工

2.4 试样的选取与检测

2.5 本章小结

第三章 成分、工艺对SM490A钢抗拉强度的影响

3.1 0.4%Mn体系SM490A钢的强度影响因素

3.2 0.8%Mn体系SM490A钢的强度影响因素

3.3 0.4%Mn、0.8%Mn两种体系下Mn元素对SM490A钢抗拉强度的影响

3.4 本章小结

第四章 SM490A钢的组织与理论计算

4.1 低碳钛微合金钢 SM490A的显微组织

4.2 SM490A钢中不同晶粒尺寸条件下的强化增量理论计算

4.3 SM490A钢中碳氮化钛的第二相强化理论计算

4.4 本章小结

第五章 结论

参考文献

个人简历及硕士期间发表的学术论文和参与的科学研究项目

致谢