纳米级析出强化高强钢的工艺研究

摘要

近年来，随着汽车工业的迅速发展，市场对汽车用钢板的性能要求越来越高，也越来越专门化。安全与耐用、环保与可持续发展的要求，促使汽车生产向轻量化方向发展，进而带动低合金高强度钢板的发展和应用。 汽车前悬底盘用钢板需要高达780MPa的强度和良好的扩孔成型性能。本文以此为对象，在分析钢中微合金作用的基础上，提出了满足新钢种性能要求的冶炼成分，并在东大重点实验室完成了冶炼和初轧开坯。通过热轧模拟实验，证实了在铁素体基体上析出纳米尺度二相粒子的可能性，为下一步开发实用新钢种提供了理论和实践依据。 1.测定了实验用钢的CCT曲线，为制定轧制工艺提供了理论依据。实验表明，获得铁素体基体组织的冷却条件是冷速不大于5℃/s时。 2.在MS-200热模拟试验机上开展了一系列的工艺模拟实验，并对压缩试样进行光学和TEM分析。有别于传统上二相粒子在晶界上的析出行为，实验观察到了铁素体基体上分布的5～50nm尺寸的析出物，以及晶粒内部受阻于细小析出物而弯曲的位错。 3.实验室采用1100℃开轧，800～900℃终轧，快冷至580～620℃保温的工艺，轧制出了成品厚度为3mm实物钢板。力学测试表明，屈服强度可达到574MPa，抗拉强度635MPa。通过计算分析，微尺度的析出强化使钢的屈服强度增加了约257MPa。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1引言

1.2微合金钢技术

1.2.1化学成分特点

1.2.2微合金钢生产工艺特点

1.2.3力学性能特点

1.2.4微合金钢的工艺性能特点

1.3微合金钢的强韧化理论

1.3.1晶粒细化

1.3.2析出强化

1.3.3相变强化

1.3.4固溶强化

1.3.5位错和亚结构强化

1.4控轧控冷工艺

1.4.1奥氏体再结晶区域轧制

1.4.2奥氏体未再结晶区域轧制

1.4.3奥氏体和铁素体两相区轧制

1.4.4控制冷却的强韧性机理

1.5微合金元素在控制轧制和控制冷却中的作用

1.5.1铌在控轧控冷中的作用

1.5.2钒在控轧控冷中的作用

1.5.3钛在控轧控冷中的作用

1.5.4微合金元素的碳氮化物在控轧控冷中的作用

1.6国内外研究进展

1.7研究目的及内容

1.7.1研究目的

1.7.2研究内容

2材料成分设计

2.1引言

2.2成份设计思路

2.2.1含Ti第二相粒子的种类

2.2.2热轧时第二相粒子析出过程

2.2.3化学成分对析出行为的影响

2.3实验用钢的冶炼及粗轧

2.4实验用钢成分测定

2.5本章小结

3连续冷却相变行为的研究

3.1引言

3.2动态CCT曲线的测定

3.2.1相变点的确定

3.2.2铁素体和珠光体的界限

3.2.3判断不同的转变产物

3.2.4绘制CCT曲线

3.3具体研究方法

3.4实验方案

3.5实验结果与分析

3.6未变形奥氏体冷却转变曲线的测定

3.7扫描电镜观察

3.8本章小结

4模拟轧制析出物的研究

4.1引言

4.2实验方案

4.3 TEM分析

4.3.1实验准备

4.3.2析出物形貌

4.4析出物的判定

4.5析出物的位错沉淀

4.6本章小结

5热轧工艺制定

5.1引言

5.2温度制度的制定

5.3变形制度的制定

5.4冷却速度的制定

5.5卷取温度的制定

5.6热轧工艺

5.6.1实验设备

5.6.2实验方案

5.7强度测定

5.8析出强化分析

5.9本章小结

6结论

7下步工作建议

参考文献

致谢