Ti微合金化高强钢的控轧控冷工艺研究

摘要

珠钢采用CSP工艺生产的Ti微合金化高强钢取得很大成功。本课题参考珠钢CSP工艺生产Ti微合金化高强钢的研究成果，结合传统热轧带钢和中厚板生产工艺，确定四种控轧控冷工艺方案。研究Ti微合金化高强钢在不同工艺下的组织及性能，分析Ti的化合物的析出规律，阐明Ti微合金化高强钢的强韧化机理。四种工艺为:OA奥氏体再结晶区一阶段轧制+冷却后直接空冷至室温;OH奥氏体再结晶区一阶段轧制+冷却至600℃保温1h后空冷至室温;TA两阶段轧制+冷却后空冷至室温;TH两阶段轧制+冷却至600℃保温1h后空冷至室温，根据所采取的工艺命名试验钢。
　　得出的主要结论如下:
　　(1) TH工艺与CSP工艺接近，两种工艺下试验钢的组织、析出物和性能相近，强韧化机理也相近。钢TH的组织主要由针状铁素体和粒状贝氏体构成，晶粒细小，在晶粒内和晶界上有大量的10nm以下的TiC粒子。细晶强化和沉淀强化是钢TH的主要强化机制。由于沉淀强化损害钢的韧性，钢的冲击韧性不高。
　　(2)钢TA的组织形貌与晶粒大小与钢TH相差不大，主要由细小的针状铁素体和粒状贝氏体构成，细晶强化是它的主要强化机制。但是在钢TA基体中基本没有纳米尺寸的TiC粒子，沉淀强化不是它主要的强化机制。因为钢OA的晶粒十分细小，又没有沉淀强化损害韧性，所以它的韧性很好，远高于其它三种试验钢。
　　(3)钢OH主要由粗大的粒状贝氏体构成，细晶强化不是它主要的强化机制。同钢TH一样，钢OH基体中存在大量10nm以下的TiC粒子，可起到显著的沉淀强化效果，所以钢OH的主要强化机制是沉淀强化。由于钢OH的晶粒粗大，同时又因为沉淀强化损害韧性，它的韧性非常差，是所有试验钢中最差的。
　　(4)钢OA主要由粗大的粒状贝氏体构成，在基体中很少发现有10nm以下的TiC粒子。细晶强化和沉淀强化均不是钢OA主要的强化机制。由于晶粒粗大，钢OA的韧性也比较低。
　　(5)冷却工艺比轧制工艺对钢的屈服强度影响明显。相同轧制工艺下，轧后600℃保温的试验钢比轧后空冷至室温的试验钢的屈服强度分别增加183MPa、214MPa。相同冷却工艺下，两阶段轧制试验钢比一阶段轧制试验钢的屈服强度分别增加47 MPa、75.4 MPa。

目录

声明

摘要

引言

第一章 文献综述

1．1 钢的强韧化机理

1．1．1 强化机理

1．1．2 钢的韧化机理

1．1．3 钢的强度与韧性关系

1．2 微合金钢发展概况

1．3 微合金钢的控轧控冷技术

1．3．1 控轧控冷的原理和方法

1．3．2 微合金钢控轧控冷工艺的控制要点

1．4 钛在钢中的作用及析出行为

1．4．1 钛在钢中的作用

1．4．2 钛在钢中的析出行为

1．5 本文研究主要内容及意义

第二章 实验材料与方法

2．1 试验钢的成分及设计依据

2．2 控轧控冷工艺方案

2．2．1 试验设计思路

2．2．2 工艺参数设定

2．2．3 试验方案

2．3 分析测试方法

2．3．1 力学性能测试

2．3．2 微观组织观察

第三章 工艺对Ti微合金化高强钢组织和性能的影响

3．1 前言

3．2 试验结果

3．2．1 钢的力学性能

3．2．2 金相显微镜分析

3．2．3 扫描电镜分析

3．2．4 透射电镜分析

3．3 分析与讨论

3．3．1 轧制工艺对高强钢组织的影响

3．3．2 冷却工艺对高强钢组织的影响

3．4 本章小结

第四章 Ti微合金化高强钢中的析出物研究

4．1 前言

4．2 钢中析出物的析出过程

4．2．1 铸锭冷却析出和轧前固溶

4．2．2 轧制过程中的析出

4．2．3 冷却过程中的析出

4．3 有效Ti和有效碳

4．3．1 有效Ti的概念

4．3．2 有效C的概念

4．4 本章小结

第五章 Ti微合金化高强钢的强韧化机理

5．1 前言

5．2 CSP生产Ti微合金化高强钢的强化机理

5．3 控轧控冷生产Ti微合金化高强钢的强化机理

5．3．1 钢TA的强化机理

5．3．2 钢OH的强化机理

5．3．3 钢OA的强化机理

5．4 Ti微合金化高强钢韧化机理

5．5 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士研究生期间发表的学术论文