氮含量对非调质钢38MnVS6组织和性能的影响

摘要

汽车锻件用非调质钢韧性不足严重制约了其广泛应用。本文以保证铁素体-珠光体型非调质钢38MnVS6强度不降低前提下改善韧性作为研究目标，在对其化学成分优化的基础上，研究了氮含量及锻造工艺对该钢组织和性能的影响。
　　结果表明，氮含量及锻造工艺对38MnVS6钢的力学性能影响显著。随着氮含量从36ppm增加至260ppm，38MnVS6钢的强度先降低后升高，室温冲击韧性先升高后降低，当氮含量为190ppm时，实验钢获得良好的强韧性匹配。在此基础上，终锻温度从990℃降低至860℃，强度略有增加而室温冲击韧性明显改善;锻后冷却方式由空冷转变为风冷后，强度虽有提高但韧性损失较大。当氮含量为190ppm，终锻温度860℃，锻后空冷的条件下，抗拉强度达到910MPa，室温冲击功为82.7J。利用OM及SEM等实验手段对实验钢的显微组织及精细结构进行观察和统计。结果发现，实验钢的显微组织以珠光体+网状铁素体为主，且表层、1/4及中心部位的组织分布较为均匀。在终锻温度915℃，锻后空冷条件下，随着氮含量的增加，组织的晶粒度级别从I5.5细化至I7.5，铁素体含量从4.0％增加到22.4％，珠光体团尺寸从13.9μm减少至10.8μm，且片层间距减小。
　　借助HRTEM及物理化学相分析手段对再加热状态及冷却后(Ti，V)(C，N)第二相进行观察发现，氮含量的增加使得再加热状态下未溶的(Ti，V)(C，N)数量增加，尺寸减小，对奥氏体的钉扎作用显著。未溶的(Ti，V)(C，N)数量增加在冷却过程中更多地作为晶内铁素体的异质形核核心，增加晶内铁素体的含量;同时增加的单位体积晶界面积可以促进晶界铁素体形成。另外，增氮冷却后(Ti，V)(C，N)第二相数量明显增加，且尺寸减小，析出强化效果更显著。由以上分析认为，氮含量的增加使得铁素体含量增加和组织细化，对实验钢韧性的改善起到显著作用;同时珠光体含量的减少对实验钢的强度产生一定损害，增氮后增强的析出强化作用可在一定程度上弥补甚至超过由于组织因素带来的强度损失。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 研究及发展现状

1．2．1 非调质钢概述

1．2．2 国内外非调质钢标准比较

1．2．3 非调质钢成分体系

1．2．4 非调质钢的韧化方法

1．2．5 VN微合金化技术在非调质钢中的作用

1．3 研究目的与内容

第2章 实验材料和实验方法

2．1 实验方案

2．2 实验材料

2．2．1 钢的成分设计

2．2．2 钢的冶炼、浇铸和开坯

2．2．3 锻造工艺

2．2．3 金相、力学检测取样位置

2．3 实验方法

2．3．1 力学性能测试

2．3．2 组织观察

第3章 实验结果及分析

3．1 棒材力学性能

3．1．1 拉伸性能

3．1．2 冲击性能

3．1．3 硬度

3．1．4 棒材的强韧性匹配

3．2 棒材显微组织

3．2．1 夹杂物分析

3．2．2 再加热状态下的原始奥氏体晶粒尺寸

3．2．3 金相组织

3．3．3 扫描电镜观察

3．3．4 析出粒子的透射电镜观察

3．3．5 相分析

第4章 讨论

4．1 氮含量对38MnVS6组织的影响

4．1．1 氮含量对V和Ti在钢中析出热力学的影响

4．1．2 氮含量对再加热状态奥氏体晶粒尺寸的影响

4．1．3 氮含量对棒材基本组织的影响

4．1．4 氮含量对析出物的影响

4．2 氮含量对棒材强、韧性的影响

4．2．1 氮含量对棒材强度的影响

4．2．2 氮含量对棒材韧性的影响

4．3 锻造工艺对棒材强、韧性的影响

4．3．1 终锻温度对棒材强、韧性的影响

4．3．2 冷却方式对棒材强、韧性的影响

第5章 结论

参考文献

致谢