薄带连铸铌微合金化低碳钢的组织及热加工性能研究

摘要

本文研究了薄带连铸低碳钢以及铌微合金化低碳钢(简称为Nb-LC)的组织和析出物特点；在合理选择热模拟参数的基础上,利用热压缩方法研究了Nb-LC薄带的热加工性能；以此探讨了热轧对Nb-LC薄带组织和性能的影响规律,旨在为Nb-LC薄带的在线热轧提供依据。结果表明,Nb-LC薄带凝固组织由两侧柱状晶区和中间等轴晶区组成,一次枝晶间距为15-20μm,二次枝晶间距8-10μm。室温组织由贝氏体和少量多边形铁素体组成。Nb-LC薄带小角度晶(2°~15°)比例在70%以上。Nb-LC薄带织构主要是(111)<；101>；,(001)<；101>；。铸带中含有CuS、MnO、SiO2、Al2O3等夹杂物,尺寸从几百纳米到几微米不等。铌元素以固溶状态存在于铸带中。基于：1)奥氏体晶粒度与铸带相当；2)析出物充分固溶；3)变形参数与薄带连铸实际工况相似的基础上,选择合适的热变形参数,进行薄带在线热轧的实验室模拟试验。测定了低碳钢的动态CCT曲线。结果表明,当冷速大于10℃/s后,组织主要为针状铁素体与贝氏体,与薄带一致。对于0.08%Nb的Nb-LC钢,当冷速为1℃/s时,组织组织为多边形铁素体,另有少量贝氏体。Nb的添加降低相变开始温度,并促进贝氏体形成。动态再结晶试验表明,1100℃下,0.08% Nb-LC钢动态再结晶临界应变为0.3589,而低碳钢动态再结晶临界应变为0.2491。铌明显阻碍再结晶过程。利用双道次压缩和后插法,研究了Nb-LC的静态再结晶行为。结果表明,随变形量增大,变形温度提高,再结晶过程加快；而奥氏体晶粒尺寸增大,材料再结晶过程减缓。铌对静态再结晶的阻碍作用明显。建立了Nb-LC(0.08%Nb)热轧参数窗口。根据Nb-LC薄带的组织特点和热变形性能,选择了合适的薄带在线热轧参数。热轧Nb-LC薄带的屈服强度400MPa以上,抗拉强度500Mpa以上,延伸率21%,达到Q345性能指标。高分辨透射电镜分析发现,热轧Nb-LC薄带中出现大量弥散细小的Nb(C,N)颗粒,尺寸在5-20 nm之间。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 选题意义

1.2 双辊薄带连铸技术

1.2.1 辊薄带连铸工艺简介

1.2.2 国内外薄带连铸技术的发展概况

1.3 薄带连铸低碳钢与铌微合金化低碳钢的研究现状

1.3.1 薄带连铸低碳钢的组织与性能

1.3.2 薄带连铸铌微合金化低碳钢的组织与性能

1.4 论文研究内容与目标

第二章 研究方法与技术路线

2.1 实验材料

2.2 实验技术路线

2.2.1 组织观察

2.2.2 晶界特征和晶粒取向分析

2.2.3 析出物观察

2.2.4 热模拟压缩实验

2.2.5 热轧实验

2.2.6 显微硬度测试

2.2.7 室温力学性能测试

2.4 本章小结

第三章 薄带连铸铌微合金化低碳钢的组织与析出物

引言

3.1 薄带连铸低碳钢及铌微合金化低碳钢的组织特征

3.1.1 高温组织形貌

3.1.2 室温组织特征

3.2 铌微合金化薄带中的析出相研究

3.2.1 铌微合金化薄带中的析出相观察

3.2.2 薄带连铸过程中析出行为计算

3.3 本章小结

第四章 铌微合金低碳钢薄带的热压缩性能模拟研究

4.1 模拟实验的参数选择

4.2 低碳钢的动态CCT 曲线

4.2.1 热膨胀曲线的测定和CCT 曲线的绘制

4.2.2 铌对低碳钢相变点的影响

4.3 铌对碳钢动态再结晶的影响

4.4 铌微合金化低碳钢的静态再结晶机制研究

4.4.1 铌微合金化低碳钢的静态再结晶行为研究

4.4.2 0.08%Nb 的含铌低碳钢的等温静态再结晶曲线（RTT 曲线）

4.4.3 静态再结晶动力学模型

4.5 本章小结

第五章 热轧铌微合金化薄带的组织与性能

5.1 热轧工艺参数的选择

5.2 薄带热轧后的组织和性能

5.3 热轧薄带的析出物研究

5.4 本章小结

第六章 结论和展望

6.1 本文主要结论

6.2 下一步工作的展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文