两相区孔型轧制碳钢的性能及组织演变

摘要

本文对两相孔型轧制工艺进行了系统的研究，主要分析了轧制温度及含碳量的变化对所得棒材组织及性能的影响。
　　将直径为30mm的45钢圆棒试样加热到720～820℃，保温40min，然后迅速进行8道次的孔型轧制(方-菱-方模式)，并且每3道次轧制之后在开轧温度保温5min，最终实现70％的变形量，轧后空冷至室温。另外选取含碳量不同的20钢、35钢和T10钢，进行760℃孔型轧制，研究含碳量对两相区轧制碳钢组织及性能的影响。按照国家标准对两相区轧制碳钢进行冲击、拉伸和硬度测试，并用金相显微镜、扫描电子显微镜对试样的组织进行分析，包括用EBSD对试样的晶粒形状及大小、织构进行分析。此外，还利用扫描电镜观察了冲击断口形貌，对冲击韧性的变化进行分析。
　　结果表明，随着轧制温度的降低铁素体晶粒被拉长，层片状的渗碳体变为颗粒状，平行于轧制方向的<101>纤维织构明显增强；在720～820℃进行多道次孔型轧制所得力学性能完全符合GB/T699-1999对45钢调质性能的要求。屈服强度呈先减小后增大的趋势，最大值为587MPa，最小值为541MPa。所有试样均具有良好的塑性，延伸率在25%左右。轧制温度降到760℃时冲击吸收功有一个突然增加，从50J左右增大到100J左右。经过720～760℃孔型轧制之后冲击断口上有二次裂纹的出现，二次裂纹主要沿着相互缠结呈网状的大角度进行扩展，扩展区域主要集中在球状渗碳体的聚集区。随着含碳量从0.2%提高到1.0%，屈服强度从447MPa增大到553MPa，屈强比逐渐的降低且与含碳量呈线性关系。亚共析钢的延伸率可以达到25%左右，冲击功达到100J左右以上，但是T10钢的延伸率降到19%，冲击功只有20J左右。在35及45钢的冲击断口上可以看到大量的裂纹，而20钢及T10钢的有少量裂纹。

目录

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第1章 绪 论

1.1 课题背景

1.2 多道次大变形工艺

1.3 先进机械热处理工艺

1.4 碳化物的球化

1.5 本文的主要研究内容

第2章 试验材料与方法

2.1 试验材料与热处理工艺

2.2 微观组织观察

2.3 力学性能测试

第3章 45钢两相区不同温度孔型轧制

3.1 微观组织分析

3.2 力学性能分析

3.3 断口分析

3.4 组织不均匀性

3.5 本章小结

第4章 不同含碳量的碳钢在760 ℃孔型轧制

4.1 显微组织观察

4.2 力学性能

4.3 断口分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

致谢