成分和热处理工艺对釉化用钢组织性能的影响研究

摘要

热水器内胆所使用的釉化用钢，在800℃～900℃之间进行釉化烧结后，钢基体会发生相变，引起屈服强度的下降。本文采用实验和热力学计算相结合的方法，对热轧和冷轧两种不同轧制工艺的釉化用钢进行研究，考察了热处理温度、冷却速度、合金成分、冷轧退火及回火工艺对其显微组织和力学性能的影响，对冷轧釉化用钢的强化机制进行了定量分析。
　　本研究表明，根据热力学计算和热机械分析结果，釉化用钢铁素体-奥氏体转变开始和结束温度分别在725℃和885℃左右。在700℃～900℃之间，钢中的主要平衡相为铁素体、奥氏体、Fe3C、TiN或AlN。热轧钢轧制态的显微组织为铁素体和晶界少量的层片状珠光体。随着完全奥氏体化温度、Si含量、冷却速度的增加，钢在871℃热处理后的屈服强度比轧制态的下降幅度增大。冷轧钢轧制态的组织为铁素体和弥散的渗碳体颗粒，其轧制态屈服强度低于热轧钢板，主要原因是热轧钢板经冷轧退火后，晶界层片状珠光体转变为弥散的渗碳体颗粒，同时发生再结晶和晶粒长大使得屈服强度降低。经过不同冷轧退火工艺后得到不同晶粒大小和屈服强度的关系，计算得到的细晶强化系数值为12.2N/mm3/2。根据该系数和热力学计算结果及显微组织分析，采用经验公式对不同成分和工艺的屈服强度贡献因素进行了分析计算。C、Mn含量较高的冷轧和热轧钢在不同温度热处理空冷后，屈服强度随着热处理温度的升高先下降后升高，在732℃～815℃之间形成低谷点。主要原因是在该温度范围内晶界出现富碳的贝氏体型铁素体相，使得元素固溶强化减弱，引起屈服强度降低。当冷却速度降低至1.5℃/s以下时，可避免形成贝氏体型铁素体相，钢板屈服强度增加。通过在400℃～700℃回火处理后，富碳贝氏体型铁素体相转变为珠光体，钢的屈服强度提高至380MPa以上。此外，可以采用热处理后控制冷却到600℃保温1min～5min来代替回火工艺，避免富碳贝氏体型铁素体相的形成，提高钢板的屈服强度。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 釉化用钢概述

1．2．1 釉化用钢发展

1．2．2 釉化用钢的生产工艺

1．2．3 釉化钢的性能要求

1．3 釉化用钢的组织成分及强化机理

1．3．1 釉化用钢的强化机理

1．3．2 合金元素在釉化用钢中的作用

1．3．3 钢的热处理工艺

1．4 釉化用钢的研究进展

1．4．1 国内外研究进展

1．4．2 课题组研究进展

1．5 热力学相图计算及Pandat软件介绍

1．6 本课题研究目的和内容

第二章 实验材料和方法

2．1 实验研究路线

2．2 实验材料和热处理设备

2．2．1 实验材料

2．2．2 热处理设备

2．3 热处理工艺流程及参数

2．4 力学性能测试及显微组织分析

2．4．1 力学性能测试

2．4．2 显微组织分析

2．4．3 晶粒尺寸测量

2．5 热机械分析实验

2．6 热力学计算分析

第三章 热轧釉化用钢的组织和性能

3．1 热轧釉化用钢平衡相组成与铁素体-奥氏体转变

3．1．1 平衡相组成

3．1．2 铁素体-奥氏体转变

3．1．3 合金元素在铁素体和奥氏体中的分布

3．2 成分和热处理工艺对热轧釉化用钢组织和性能的影响

3．2．1 成分对热轧釉化用钢组织和性能的影响

3．2．2 热处理温度对热轧釉化用钢组织和性能的影响

3．2．3 冷却速度对热轧釉化用钢组织和性能的影响

3．3 热轧钢板的冷轧退火

3．3．1 冷轧退火工艺对热轧釉化用钢组织和性能的影响

3．3．2 细晶强化系数计算

3．4 本章小结

第四章 冷轧釉化用钢的组织和性能

4．1 成分和热处理工艺对冷轧釉化用钢的组织和性能的影响

4．1．1 热处理温度对冷轧釉化用钢组织和性能的影响

4．1．2 冷却速度对冷轧釉化用钢组织和性能的影响

4．1．3 成分对冷轧釉化用钢组织和性能的影响

4．2 冷轧釉化用钢强化机制的定量分析

4．2．1 不同成分钢的力学性能和晶粒尺寸

4．2．2 基于成分和工艺的屈服强度分析

4．3 回火工艺对冷轧釉化用钢的组织和性能的影响研究

4．3．1 回火温度对釉化用钢组织和性能的影响

4．3．2 回火工艺对760℃空冷后冷轧釉化用钢的组织和性能影响

4．3．3 釉化用钢热处理工艺的改进

4．4 本章小结

第五章 结论

参考文献

硕士期间发表的学术论文

致谢