碳含量对Cu-Mo-Nb低碳贝氏体钢组织、力学性能及耐蚀性影响

摘要

高强韧耐海洋大气腐蚀钢是近年来国内外发展中的一个热点，而我国海岸线较长，沿海地区又多为经济发达地区，钢结构使用量大，所以海洋大气腐蚀便成了一个突出的问题，需要更多研究者从事高强韧、耐蚀性能更高的新型耐候钢的研发。 本工作中自行设计了五种不同成分的钢，利用Gleeble-1500热模拟机测试了五种钢的不同冷速的连续冷却转变曲线(CCT)，并进行了组织分析。同时，五种不同成分的钢经过实际生产上的控轧控冷，又得到不同的组织形态，采用光学显微镜、透射电镜对显微结构进行观察，发现：轧后水冷钢的主体组织是板条状贝氏体，轧后空冷钢为针状铁素体、粒状贝氏体、M/A小岛和少量渗碳体(珠光体)等的混合物，轧后炉冷钢主要为铁素体和珠光体。对轧态钢进行拉伸与冲击性能测试，评定各钢种综合力学性能的优劣。 通过室内周浸实验和盐雾实验模拟海洋大气环境，对不同成分不同组织形态的各钢种耐蚀性进行了测定，并与大生产的商业耐候钢09CuPCrNi进行了对比，结果显示低碳钢和轧后水冷的较高碳含量钢的耐蚀性均明显优于09CuPCrNi。在碳含量比较低的情况下，组织类型对实验钢的耐蚀性影响不大；碳含量比较高时，单相贝氏体钢的耐蚀性优于由铁素体、渗碳体(珠光体)等构成的复相组织钢。轧后水冷时，不同碳含量的钢耐蚀性差别不大；轧后空冷时，碳含量低的钢的耐蚀性优于碳含量较高的钢。 用数码相机、扫描电镜对锈层的演变和发展进行初步观察和分析，耐蚀性较好的样品在腐蚀后期形成了致密的内锈层，耐蚀性不好的样品在腐蚀后期形成的内锈层多孔洞和裂纹。利用X射线衍射、电化学等手段对锈层的相组成和特性进行分析，腐蚀产物一般分为两层，通常是由Fe3O4和部分α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH等铁的羟基氧化物组成，其中外锈层一般由Fe3O4和α-FeOOH组成，内锈层以γ-FeOOH和β-FeOOH为主。 本工作在国内首次发展了高强度超低碳贝氏体型耐蚀钢，首次研究了碳含量对贝氏体型耐蚀钢力学性能及耐蚀性能的影响，并揭示了组织形态对钢材耐蚀性的影响，结果显示组织均匀化和合金化一样是提高耐蚀性的主要途径。

目录

文摘

英文文摘

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引言

1文献综述

1.1国内外耐大气腐蚀钢的发展

1.2高强韧耐蚀钢的组织类型和力学性能

1.2.1超低碳贝氏体钢的发展

1.2.2超低碳贝氏体钢组织

1.2.3超低碳贝氏体钢的力学性能

1.2.4低碳贝氏体钢组织转变特征及其与工艺的关系

1.3高强耐大气腐蚀用钢的耐腐蚀性

1.3.1大气环境对腐蚀的影响

1.3.2钢铁材料的大气腐蚀机理

1.3.3锈层形成的热力学过程

1.3.4锈层的组分

1.4钢中常见元素对其组织和性能的影响

2实验设计及实验方法

2.1实验设计

2.2实验材料

2.3实验方法

2.3.1组织类型与组织控制

2.3.2控轧控冷钢板的组织形态

2.3.3控轧控冷钢板的力学性能

2.3.4周浸实验

2.3.5盐雾实验

2.3.6电化学实验

2.3.7锈层观察

3实验结果

3.1连续冷却转变曲线测定结果

3.1.1含碳量0.01%的1#钢的CCT曲线及组织分析

3.1.2含碳量0.03%的2#钢的CCT曲线及组织分析

3.1.3含碳量0.03%的3#钢的CCT曲线及组织分析

3.1.4含碳量0.05%的4#钢的CCT曲线及组织分析

3.1.5含碳量0.10%的5#钢的CCT曲线及组织分析

3.1.6讨论与小结

3.2控轧控冷钢的组织形态

3.3力学性能的测定

3.4实验钢种的耐腐蚀性测定

3.4.1第一次周浸试验腐蚀行为

3.4.2第二次周浸试验腐蚀行为

3.4.3第一次周浸实验样品锈层宏观形貌和微观形貌

3.4.4第一次盐雾试验腐蚀行为

3.4.5第二次盐雾试验腐蚀行为

3.4.6第二次盐雾实验锈层分析和电化学规律

3.4.7讨论与小结

结论

参考文献

在学研究成果

致谢