冷作强化非调质钢的研究

摘要

本文采用热模拟、金相、扫描电镜、透射电镜观察等测试手段，针对8.8级螺栓用冷作强化非调质钢，研究了热变形及控冷工艺参数、碳含量、冷拔工艺及时效处理等对冷作强化非调质钢组织和性能的影响。 热模拟实验研究表明，实验钢在700～900℃温度范围内变形均可获得小于5μm的细小铁素体晶粒，且随着变形温度的降低和变形量的增大，铁素体晶粒细化效果更加明显。变形后的快速冷却同样有利于铁素体晶粒细化，并可抑制带状珠光体的形成，有利于获得退化的珠光体，从而可获得良好的冷变形性。 实验钢D在冷拔减面率γ为30％时，冷拔材进行压缩实验时其压缩真应力达到谷值，这是鲍辛格效应与加工硬化共同作用的结果，即在γ为30％时，鲍辛格效应最大，导致压缩真应力降低；γ超过30％后，应变硬化指数n有所提高，导致压缩真应力增加。因此，最佳的γ应该在保证强度的条件下选取鲍辛格效应较大，而n没有明显增大的阶段。 未冷变形的热轧材经时效处理后强度基本不变，而冷变形后再经时效处理，钢的强度提高约40～50MPa。 降低钢中碳含量，相应增加铁素体含量，有剂于提高材料的塑性变形能力，提高临界压缩比，并降低冷镦变形抗力。在获得相同的强度水平下，所需的γ随碳含量增加而减小。不同碳含量的C、D、E钢的γ分别为15％、20％和25％时，钢的抗拉强度可达到800MPa以上，满足8.8级高强度螺栓的要求。最佳减面率受碳含量的影响，即随着碳含量的降低，压缩真应力降低的幅度变大，且开始下降所需的减面率γc降低。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及学位论文版权使用授权书

第1章绪论

1.1前言

1.2冷作强化非调质钢的成分和性能

1.2.1冷作强化非调质钢的成分

1.2.2冷作强化非调质钢的性能

1.3冷作强化非调质钢的控轧控冷

1.3.1控轧控冷对先共析铁素体相变的影响

1.3.2形变诱导铁素体相变

1.3.3微合金碳氮化物的析出行为

1.4冷作强化非调质钢的冷变形及时效处理

1.4.1冷变形对微观组织的影响

1.4.2冷变形对性能的影响

1.4.3鲍辛格效应

1.4.4时效处理

1.5本工作的意义及目的

第2章实验材料与方法

2.1实验材料

2.2实验方法

2.2.1热模拟实验

2.2.2冷拔实验

2.2.3时效处理

2.2.4力学性能测试

2.2.5微观组织分析

第3章冷作强化非调质钢的控轧控冷

3.1形变温度的影响

4.2形变量的影响

4.3冷却速度的影响

第4章冷变形及时效对组织与性能的影响

4.1冷拔变形的影响

4.1.1冷拔变形对微观组织的影响

4.1.2冷拔后的力学性能

4.2时效处理对冷变形材微观组织和性能的影响

4.2.1时效处理前后的微观组织变化

4.2.2时效处理对冷镦螺栓力学性能的影响

第5章C含量对组织与性能的影响

5.1 C含量对组织的影响

5.1.1 C含量对热轧态组织的影响

5.1.2不同C含量钢的冷拔态组织

5.2 C含量对变形性能和力学性能的影响

5.2.1变形抗力

5.2.2变形能力

5.2.3应变硬化指数

5.2.4力学性能

第6章分析与讨论

6.1冷作强化非调质钢的控轧控冷

6.1.1变形温度

6.1.2变形量

6.1.3冷却速度

6.2冷变形过程中的鲍辛格效应

6.3时效处理的强化机制

6.4 C含量对冷作强化非调质钢的影响

6.4.1 C含量对冷镦性能的影响

6.4.2 C含量与冷拔减面率的优化

第7章结论

参考文献

致谢

在攻读硕士学位期间发表的论文