实验室快速热处理与中试实验的汽车用M钢的组织及力学性能研究

摘要

近年来，随着热处理工艺的不断发展，快速热处理技术的开发与应用愈来愈得到广泛的关注与研究。快速热处理本着快速加热、短时保温以及快速冷却的宗旨，对商业用钢尤其是汽车高强钢的开发与研究提供了宝贵的理论支持与实践经验。通过快速热处理工艺可以获得强度较高，韧塑性较好的的先进高强钢，很大程度上满足了汽车行业对汽车钢板的减重与安全方面的需要。工业的迅猛发展加剧了能源的消耗与环境的破坏，因此，先进高强钢的研发对汽车工业向安全、节约、低碳环保的方向发展具有深远影响。而低碳马氏体钢是汽车用先进高强钢的一种，高强度与韧塑性的良好匹配使其广泛应用于汽车零部件，如车门防撞杆等。以快速热处理方式来研究低碳马氏体钢组织与性能时有报道，但是研究的结果尚不成熟，有待于进一步的研究和完善。 本文以国内某钢厂生产的低碳B800NQ为研究对象，在前人研究的基础上，利用全自动相变仪测定了实验钢B800NQ的CHT曲线和CCT曲线，同时，通过盐浴炉快速退火研究了B800NQ的铁素体再结晶与奥氏体相变初期组织变化。以此作为后续制定快速热处理实验工艺的理论基础;通过盐浴炉与宝钢中试线两种不同方式模拟快速热处理实验，探究实验钢的力学性能与组织变化;利用金相显微镜、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、电子万能材料实验机等实验观察与测试仪器对实验钢的微观组织结构与性能做了基础分析。实验结果表明: 一、实验室热处理实验结果表明，冷轧的B800NQ钢板再结晶起始于695℃，再结晶结束温度在730～740℃;再结晶之后，发生奥氏体相变，开始温度在720℃;结合微观组织发现，奥氏体相变更易于在富碳的珠光体区域发生，随后，于再结晶铁素体晶界区域也发现了相变组织。 二、盐浴炉模拟快速热处理实验表明，得到的马氏体钢组织与力学性能比较优越，916℃保温30s、930℃分别保温20s，30s与960℃保温20s得到的抗拉强度均超过1400MPa，延伸率超过了6.8％（达到预期），组织几乎为板条马氏体硬相;原奥氏体晶粒尺寸对性能影响明显，其中916℃保温30s和930℃保温20s时，抗拉强度均超过1450MPa，后者延伸率超过7.2％，原奥氏体平均晶粒尺寸仅为5μm左右，细晶强化与位错强化比较明显;随着加热温度升高到960℃，晶粒尺寸接近9μm，奥氏体晶粒异常长大严重，抗拉强度与延伸率呈下降趋势;板条马氏体由板条束、板条块、板条组成，板条束界与板条块界均为大角度晶界;原奥氏体晶粒尺寸小于12μm时，组织中大部分晶粒仅由一个板条束组成（板条束仅含一个板条块）。 三、宝钢中试线模拟快速热处理实验中，以10℃/s、80℃/s、200℃/s、300℃/s加热保温5s、10s和20s时，其中300℃/s保温20s的抗拉强度相对最好为1088MPa，其他条件抗拉强度变化不大均为1030MPa左右，结果明显低于盐浴炉热处理;组织为马氏体弥散分布于铁素体基体中，马氏体含量明显低于盐浴炉热处理结果;与实验室盐浴炉热处理相比，中试实验中控温偏差、加热不均匀、冷却速率缓慢以及奥氏体化不完全，结果导致实验钢热处理后组织中铁素体软相含量增加，抗拉强度降低。

目录

声明

摘要

1．1序言

1．2选题背景及意义

1．3低碳马氏体钢的组织特征、强韧性及应用

1．3．1低碳马氏体钢组织特征

1．3．2低碳马氏体钢的强化方法

1．3．3低碳马氏体钢的韧化方法

1．3．4低碳马氏体钢在交通运输中的应用

1．3．5低碳马氏体钢在矿山机械中的应用

1．4连续退火快速加热及冷却技术的发展现状

1．4．1连续退火冷却技术发展

1．4．2连续退火加热技术发展

1．4．3快速连续退火的应用

1．5本论文研究内容、目的和意义

1．5．1研究内容

1．5．2研究目的及意义

2．1实验材料

2．2实验设计流程

2．3实验方法

2．3．1热力学参数的确定

2．3．2 B800NQ热处理实验

2．3．3力学性能检测

2．3．4微观组织观察分析

第3章B800NQ冷轧板再结晶及奥氏体相变初期组织分析

3．1 B800NQ热力学参数测定

3．2再结晶退火实验

3．3再结晶与奥氏体相变组织分析

3．3．1再结晶温度分析

3．3．2再结晶组织分析

3．3．3奥氏体相变分析

3．4本章小结

第4章盐浴炉热处理对B800NQ的组织与性能影响

4．1快速热处理实验、组织与性能分析

4．1．1快速热处理后马氏体钢的力学性能分析

4．1．2奥氏体晶粒尺寸分析

4．1．3快速热处理后马氏体钢SEM分析

4．1．4快速热处理后马氏体钢析出相观察与分析

4．1．5快速热处理后马氏体钢的TEM分析

4．2实验获得马氏体钢的强化方式分析

4．2．1细晶强化对强度的影响

4．2．2沉淀与弥散强化对强度影响

4．2．3位错强化对强度影响

4．2．4固溶强化对强度影响

4．3本章小结

第5章中试热处理实验对B800NQ组织与性能影响

5．1 B800NQ的中试热处理实验

5．2中试实验对B800NQ组织与性能分析

5．2．1加热速率对B800NQ力学性能影响

5．2．2加热速率对B800NQ微观组织影响

5．3盐浴炉与中试快速热处理结果对比分析

5．3．1微观组织对比分析

5．3．2力学性能对比分析

5．4本章小结

第6章结论

参考文献

致谢