轧后冷却速率对氮微合金化HRB400组织与性能的影响

摘要

随着我国工业化、城镇化建设进程的不断深入，同时我国处在由低强度向高强度螺纹钢筋产品更新换代的转型时期，在今后几年甚至十几年，HRB400将逐步占领我国建筑等市场。氮作为一种微合金强化元素在HRB400钢筋生产中的使用，可以实现在大幅减少合金消耗基础上提高钢筋质量等级，推动着我国资源节约型、环境保护型社会的建设。本论文以氮微合金化HRB400钢为主要研究对象，通过借助MATLAB理论计算与透射电镜(TEM)手段，研究不同冷却速率下氮微合金化HRB400钢中第二相析出物的析出行为，阐明其强化作用;利用光学显微镜(OM)以及环境扫描电镜(SEM)观察氮微合金化HRB400钢的微观组织，分析其与力学性能之间的关系，并与常规工艺生产的HRB400钢进行对比研究，取得如下研究结果:
　　1.氮微合金化HRB400钢中有两类第二相析出物:方形的碳氮化钒以及类椭圆型（或者称之为不规则形状）的(V，Ti)(C，N)。钢中第二相析出物随着冷却速率的提高，析出物的数量先增大后减小，析出物的直径随着冷却速率的增大逐渐减小。
　　2.氮微合金化HRB400钢的主要组织为铁素体+珠光体，还含有一定量的针状铁素体，氮微合金化HRB400钢的珠光体含量基本保持在35％～45％之间，并且随着冷却速率的降低，珠光体的含量有下降趋势。
　　3.氮微合金化HRB400钢的自回火温度低于800℃时，冷却速率是影响铁素体晶粒尺寸的主要原因;当温度高于850℃时，微合金元素的晶粒细化作用是影响铁素体晶粒尺寸的主要因素。氮微合金化钢铁素体的平均晶粒尺寸明显小于相同条件下常规工艺生产的对比HRB400钢的铁素体晶粒尺寸。
　　4.当氮微合金化HRB400钢自回火温度为680℃，珠光体的平均片层间距为168nm;自回火温度在725℃～800℃、850℃～950℃时，珠光体的片层间距均从140nm增加到200nm左右，并在各温度范围内与自回火温度成正比。

目录

声明

摘要

1 文献综述

1．1 高强度热轧螺纹钢筋的发展和现状

1．1．1 国外高强度钢筋的发展与研究现状

1．1．2 国内高强度钢筋的发展与研究现状

1．2 氮在高强钢中的作用

1．2．1 氮的强化作用

1．2．2 氮对细化晶粒的作用

1．2．3 氮对析出的影响

1．3 轧后冷却速率与微合金化钢组织和性能的关系

1．3．1 轧后冷却速率对微合金化钢组织的影响

1．3．2 轧后冷却速率对微合金化钢性能的影响

1．4 论文研究的目的、意义和内容

1．4．1 论文研究的目的与意义

1．4．2 论文研究的主要内容

2 氮微合金化HRB400钢的制备与生产工艺

2．1 氮微合金化HRB400钢的冶炼

2．2 氮微合金化HRB400钢的轧制与冷却

2．3 氮微合金化HRB400钢的力学性能

3 冷却速率对第二相析出物析出行为的影响

3．1 第二相析出物析出热力学计算

3．2 第二相析出物析出动力学计算

3．3 冷却速率对氮微合金化钢第二相析出的影响

3．3．1 冷却速率对第二相析出物的形貌与成分的影响

3．3．2 冷却速率对第二相析出物尺寸分布的影响

3．3．3 冷却速率对第二相析出物析出行为的影响

3．4 本章小结

4 冷却速率对氮微合金化钢的组织与性能影响规律

4．1 冷却速率对氮微合金化钢组织的影响

4．1．1 冷却速率对室温组织形貌的影响

4．1．2 冷却速率对珠光体面积百分比的影响

4．1．3 冷却速率对铁素体晶粒尺寸的影响

4．1．4 冷却速率对珠光体片层间距的影响

4．2 冷却速率对氮微合金化钢性能的影响

4．3 本章小结

5 主要结论

参考文献

攻读硕士学位期间主要的研究成果

致谢