355MPa级超细晶碳素钢的组织结构研究

摘要

通过降低终轧温度、提高热连轧精轧段的压下量以及降低卷取温度等新工艺，成功地用Q235钢生产出一批屈服强度达355MPa以上的超细晶钢。本文对该钢种进行了系列的试验研究，包括力学性能检验、晶粒尺寸大小测量、透射电子显微镜(TEM)亚结构观察、扫描电子显微镜(SEM)电子背散射衍射(EBSD)分析等，用以对新钢种的组织和性能加以研究。 新工艺使Q235钢的屈服强度提高到390～455MPa，晶粒尺寸细化到3～6μm。确定了超细晶钢屈服强度(σS)的Hall-Petch方程：σS=232.7+12.429d-1/2，经验证该方程适用于晶粒尺寸为3～10μm的Q235钢，且力学试验强度与计算强度偏差均小于5％。 透射电镜观察发现，强度较高的试样中存在部分0.2～1.0μm的细小等轴的形变诱导相变铁素体。各试样中的第二相组织也有差异，强度较高的试样中细小晶粒周围存在薄片状渗碳体膜，其次为沿晶界分布的链状渗碳体片；强度较低的试样中第二相组织为团状珠光体。经选区电子衍射分析，团状珠光体与周围铁素体呈部分共格关系，细小渗碳体与铁素体没有共格关系。 由于试样表面受到正压应力与来自轧辊平行于板面的剪切应力，而试样心部只受正压应力，导致表面与心部存在差异：1、表面的晶粒尺寸较心部细小；2、表面的小角度晶界较少，晶粒较完整，心部的小角度晶界较多；3、表面均为较强的(110)取向，而心部各自存在差异：强度最高的8168＃试样(100)取向较强，强度较低的335＃和345＃试样分别为(112)、(111)取向较强。

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

1.1超细晶钢的发展概况

1.1.1国外超细晶钢的发展情况

1.1.2国内超细晶钢的发展情况

1.2组织细化及超细晶粒的意义

1.3几种获得超细晶粒的理论

1.3.1形变诱导铁素体相变

1.3.2形变强化铁素体相变

1.4电子背散射衍射分析技术简介

1.4.1电子背散射衍射的工作原理

1.4.2电子背散射衍射(EBSD)的应用

1.4.3 EBSD与其他衍射技术的比较

1.5近年来关于超细晶钢所做的工作

1.6本文研究内容

1.7本章小结

第二章试验材料及试验方法

2.1试验选用的材料

2.2试验方法

第三章晶粒尺寸的定量以及Hall-Petch关系的确定

3.1晶粒度的评级

3.2晶粒尺寸及其与屈服强度间的关系研究

3.2.1晶粒尺寸的测量

3.2.2确立该钢种的Hall-Petch方程

3.3结果分析与讨论

3.3.1方程的误差分析

3.3.2方程适用性的推广

3.3.3晶格摩擦系数的讨论

第四章超细晶钢的亚结构观察

4.1试样情况

4.2组织结构的观察

4.2.1铁素体形态与尺寸观察

4.2.2不同形态的珠光体特征观察

4.2.3碳化物的类型及与基体的取向关系

4.3结果分析与讨论

4.3.1铁素体形态与尺寸

4.3.2不同第二相组织-珠光体形态

4.3.3碳化物与基体的取向关系

第五章试验钢的EBSD分析

5.1用EBSD进行实际晶粒尺寸的测量

5.2相邻晶粒间夹角

5.3晶粒取向

5.4结果分析与讨论

5.4.1晶粒尺寸

5.4.2相邻晶粒夹角分析

5.4.3晶粒取向的分析

第六章论文主要结论

参考文献

硕士论文工作期间撰写和发表的论文

致谢