高晶粒均勻度微合金鋼板的組織超細(xì)化關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、晶粒超細(xì)化是目前被廣泛認(rèn)可的唯一可全面提高鋼材強(qiáng)度和韌性的材料強(qiáng)韌化方法。目前，低碳微合金鋼的此類工作主要集中在利用形變誘導(dǎo)相變獲得超細(xì)晶組織。但大量的研究結(jié)果表明，通過形變誘導(dǎo)相變方法所獲得的微合金鋼，尤其是含釩微合金鋼的組織細(xì)晶率不夠理想，且存在一定的混晶現(xiàn)象，兩者綜合造成鋼的綜合力學(xué)性能遠(yuǎn)未達(dá)到期望目標(biāo)，具體表現(xiàn)為在鋼材獲得高強(qiáng)度的同時(shí)其它性能較低，尤其是延伸率偏低。這已成為制約低碳微合金超細(xì)晶鋼在機(jī)械工程結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行有效應(yīng)用的關(guān)

2、鍵問題所在。
　　為此，本文以低碳微合金鋼為主要研究對(duì)象，充分利用熱模擬單道次/多道次試驗(yàn)，并借助金相組織、透射電鏡、掃描電鏡及其顯微組織圖像定量分析手段，對(duì)形變誘導(dǎo)相變的重要伴生相變（逆相變、亞動(dòng)態(tài)相變）現(xiàn)象進(jìn)行了重點(diǎn)研究。以期探明這些伴生相變對(duì)鋼的顯微組織、力學(xué)性能及鋼材組織細(xì)晶提高率的內(nèi)在影響規(guī)律，從而有望調(diào)整試驗(yàn)鋼的顯微組織并使其綜合力學(xué)性能達(dá)到期望目標(biāo)。
　　本文主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新性工作：
　?。?）針對(duì)現(xiàn)有

3、形變誘導(dǎo)相變技術(shù)制備的超細(xì)晶鋼中顯微組織晶粒尺寸差異較大，但無法對(duì)其進(jìn)行精確定量表征，繼而難以進(jìn)行有效工藝控制這一問題，筆者在對(duì)鋼材晶粒組織圖像的綜合分析基礎(chǔ)上，提出晶粒尺寸均勻度這一全新概念，并建立相應(yīng)求解公式。以期方便、快速、精確地計(jì)算晶粒尺寸均勻度。要求該方法能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼材晶粒粒徑及其均勻度的高效測(cè)量、精確分類，且要求其測(cè)量精度為±0.001μm。
　?。?）利用單道次、多道次熱模擬試驗(yàn)來研究逆相變現(xiàn)象。逆相變實(shí)質(zhì)上是形變

4、誘導(dǎo)相變產(chǎn)生的超細(xì)晶鐵素體于多道次軋制間隔等溫過程中逆向轉(zhuǎn)變成超細(xì)晶粒的奧氏體，繼而轉(zhuǎn)變?yōu)槌?xì)的內(nèi)生鐵素體。試驗(yàn)結(jié)果表明，變形量與保溫時(shí)間的增加都有利于提高其單道次試驗(yàn)鋼的細(xì)晶提高率（最高可達(dá)8.91％）；多道次各間隔時(shí)間的增加亦有利于試驗(yàn)鋼的細(xì)晶提高率，同時(shí)亦可使得其晶粒尺寸均勻度高達(dá)1.32。
　?。?）利用單道次熱模擬試驗(yàn)研究了亞動(dòng)態(tài)相變及內(nèi)生析出相對(duì)鋼組織細(xì)晶率的影響。亞動(dòng)態(tài)相變實(shí)質(zhì)是主相變誘導(dǎo)形核的鐵素體在等溫過程中繼續(xù)

5、生長(zhǎng)為超細(xì)晶鐵素體。研究發(fā)現(xiàn)，亞動(dòng)態(tài)相變的細(xì)晶提高率隨變形后保溫時(shí)間的增加而增加，這主要得益于內(nèi)生析出相促使大量?jī)?nèi)生鐵素體的形成。試驗(yàn)結(jié)果表明，單道次變形中，亞動(dòng)態(tài)相變的細(xì)晶提高率最高可達(dá)到9.41%，同時(shí)亦可使得其晶粒尺寸均勻度高達(dá)1.38。
　　最后，以上述研究結(jié)果為基礎(chǔ)，利用試驗(yàn)室可逆軋機(jī)，成功制備出了晶粒尺寸及其均勻度分別為1.21μm，1.26，超細(xì)晶鐵素體細(xì)晶率高達(dá)96.26%，抗拉強(qiáng)度高達(dá)753MPa的高均勻度超細(xì)晶