钛微合金钢的组织演变规律和控轧控冷工艺研究

摘要

中国钛资源丰富，价格优势明显，而且钛的析出物在钢中有明显的细化晶粒和沉淀强化作用，采用 Ti微合金化技术是开发高强钢的有效途径。本文从生产现场取铸坯样（主要成分为0.051%C-0.96%Mn-0.104%Ti），在实验室采用物理热模拟方法，研究钛微合金钢的静态再结晶和相变规律，在此基础上，分析了TMCP工艺对其组织和性能的影响。　　本研究主要内容包括：⑴同样道次间隔时间内，不同实验参数下的再结晶软化率表明：高温、大变形量将促进静态再结晶的发生，而应变速率和原始奥氏体晶粒尺寸对静态再结晶的影响相对较小；变形温度在980℃以上，变形量超过30%时，当道次间隔时间小于1s时，以静态回复为主并伴有少量再结晶，1s到10s之内，静态再结晶软化率迅速升高，超过30s之后，再结晶软化率上升缓慢。⑵在950℃变形之后，道次间隔时间为1s时，形变诱导TiC粒子析出量较少，随着道次间隔时间延长至100s时，TiC粒子数量显著增加，这些析出粒子沿位错线随机分布，对位错产生强烈的钉扎作用，将会明显抑制静态再结晶发生。⑶随着冷却速率的增加，相变开始温度和结束温度都呈现下降趋势，晶粒尺寸逐渐细化；当冷速为20℃/s时，动态相变的温度区间为513.4～717.8℃；变形使CCT曲线向上移动，提高钛微合金钢的相变温度，促进铁素体相变，加快相变转变速率，细化贝氏体晶粒。⑷由于实验钢含碳量较低，静态CCT曲线上不存在珠光体转变区间，当冷却速率>5℃/s时，先共析铁素体相变受到抑制，组织以粒状贝氏体为主。当冷却速率<1℃/s时，动态CCT曲线上存在珠光体转变区间，当冷却速率>10℃/s时，先共析铁素体相变受到抑制，组织以粒状贝氏体为主。随着冷速进一步提升，粒状贝氏体向板条贝氏体转变。⑸对比不同压缩变形和冷却工艺下的室温组织强度。在1050℃和900℃先后进行30%的变形，并在600℃保温60min和直接采用空冷的实验钢DW和DA，其强度值分别为636.0MPa和514.4MPa，组织为先共析铁素体和粒状贝氏体；在1050℃进行50%变形，保温和空冷下的实验钢SW和SA，其强度值分别为537.9MPa和482.6MPa，组织为先共析铁素体和粒状贝氏体，伴有少量针状铁素体。实验钢 DW的屈服强度值最高，其强化方式为细晶强化和沉淀强化。压缩变形后的冷却工艺对实验钢屈服强度提升幅度最大。⑹分析表明：600℃处于钛微合金钢的相变温度区间，在该温度下保温，TiC粒子会发生相间析出，尺寸为纳米级，能够钉扎位错，发挥显著的沉淀强化作用，而直接进行空冷，由于冷却速率大，会抑制Ti C的析出。对纳米碳化物相间析出的研究是发开钛微合金钢的关键。

目录

声明

第一章 绪论

1.1引言

1.2钛微合金钢的发展概况

1.3钛微合金钢中的析出物

1.4钛微合金钢中钛元素的作用

1.5微合金钢的控制轧制和控制冷却技术

1.6本课题研究意义和内容

第二章 实验材料与方法

2.1实验材料

2.2实验设备与分析方法

第三章 钛微合金钢的奥氏体静态再结晶规律研究

3.1实验原理与实验内容

3.2变形工艺参数对钛微合金钢静态再结晶的影响

3.3静态再结晶动力学方程

3.4本章小结

第四章 钛微合金钢的奥氏体连续冷却相变规律的研究

4.1实验原理与实验内容

4.2钛微合金钢的静态相变规律

4.3钛微合金钢的动态相变规律

4.4本章小结

第五章 钛微合金钢的控轧控冷工艺研究

5.1实验内容

5.2实验结果

5.3分析和讨论

5.4本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士研究期间发表的学术论文