中锰高强高韧钢组织与性能的研究

摘要

随着经济建设的发展及海洋资源开发与能源储运等领域的技术进步，对低成本的高强度、高韧性钢材的需求越来越多，而目前，为了满足高强高韧钢的综合性能要求，其合金成分中大多添加价格昂贵的Ni及Mo等合金元素，导致成本增加，限制了其推广应用。本文以成本较低的Mn代替Ni的合金设计思路，对比研究了中锰低镍和低锰高镍钢在轧制及热处理工艺下的组织与性能，主要工作内容及研究成果如下: (1)通过模拟分析，研究了实验钢的临界温度及过冷奥氏体连续冷却相变行为，并建立了实验钢的CCT曲线。结果表明:中锰钢和低锰钢Ac1、Ac3分别为630℃、740℃和650℃、800℃;中锰钢在0.2～30℃/S冷却速率范围内均获得了马氏体;低锰钢在0.2～2℃/s冷却速率范围内获得了粒状贝氏体，在2～10℃/S冷却速率范围内获得了粒状贝氏体+板条贝氏体，在10～30℃/s冷却速率范围内获得马氏体。 (2)通过工艺模拟实验，研究了变形工艺及热处理工艺对组织的影响。结果表明:随着变形量增大，中锰钢马氏体板条尺寸变小，显微硬度值增大，低锰钢组织中粒状贝氏体增多，板条贝氏体的量减少，显微硬度值降低;随冷却速率的增大，实验钢显微硬度值有所增大;中锰钢和低锰钢分别在725～800℃和800～850℃淬火均可获得较为细小的淬火组织，在600℃回火时硬度值较高，且随着回火时间增加，硬度值降低。 (3)通过对热轧板淬火及回火实验，研究了淬火温度、回火时间对实验钢组织与性能的影响。结果表明:随着淬火温度的升高，中锰钢的屈服强度和抗拉强度下降，冲击功降低;随着淬火温度的升高，低锰钢的屈服强度和抗拉强度先升高后降低，-40℃冲击功均在200J以上;中锰钢和低锰钢最优淬火温度分别为750～800℃和800～850℃，与低锰钢相比，中锰钢具有更高强度指标，其屈服强度和抗拉强度分别为820MPa和878MPa，-40℃冲击功在196J，具有更好的综合性能;随回火时间的增加，实验钢的强度有所降低，冲击功有所升高。 (4)通过对热轧板直接回火实验，研究了在线淬火+离线回火对实验钢组织与性能的影响。结果表明:当回火温度为600℃时，中锰钢和低锰钢的屈服强度、抗拉强度、-40℃冲击功分别为836MPa、897MPa、252J和740MPa、782MPa、219J，中锰钢具有更高的强度及韧性指标，综合性能更优。

目录

声明

摘要

1．1引言

1．2海洋工程用高强、高韧钢的研究现状

1．2．1国外研究现状

1．2．1国内研究现状

1．3合金元素在钢中的作用

1．4高强钢的强韧化机制

1．4．1强化机制

1．4．2韧化机制

1．5控轧控冷在高强钢中的作用

1．5．1控制轧制

1．5．2控制冷却

1．6热处理工艺对高强高韧钢组织与性能的影响

1．6．1调质处理工艺

1．6．2在线淬火+离线回火工艺

1．7论文研究目的与内容

2．1引言

2．2实验方法

2．2．1实验材料与设备

2．2．2实验方案

2．2．3显微组织观察与检测

2．3实验结果与分析

2．3．1实验钢的临界温度

2．3．2 A钢的静态CCT曲线及显微组织

2．3．3 B钢的静态CCT曲线及显微组织

2．3．4显微硬度结果

2．4本章小结

第3章轧制及热处理工艺模拟研究

3．1引言

3．2实验方法

3．2．1实验材料与设备

3．2．2实验方案

3．2．3显微组织观察与检测

3．3实验结果与分析

3．3．1变形量对组织及显微硬度的影响

3．3．2冷却速率对组织及显微硬度的影响

3．3．3淬火温度对组织及显微硬度的影响

3．3．4回火工艺对组织及显微硬度的影响

3．4本章小结

4．1引言

4．2实验方法

4．2．1实验材料与设备

4．2．2实验方案

4．2．3力学性能检测与组织观察

4．3实验结果及分析

4．3．1热轧实验组织与性能

4．3．2调质处理实验组织与性能

4．3．3在线淬火+离线回火实验组织与性能

4．4本章小结

第5章结论

参考文献

致谢