低碳鋼晶粒亞微米化的控軋控冷工藝研究.pdf

1、21世紀鋼鐵仍是占主導地位的結構材料，沒有一種材料能夠全面代替鋼鐵。經(jīng)濟建設和社會發(fā)展要求大幅度提高鋼的強韌性，所以在強調(diào)減量化的現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)中，高附加值產(chǎn)品的開發(fā)越來越重要。由于細晶強化方式能夠保證材料既提高強度又不降低韌性，所以在新一代鋼鐵材料的研發(fā)過程中受到各國科研工作者的普遍關注。
　　本文以低碳結構鋼（低碳鋼+微合金化鋼）為對象研究了不同原始組織下不同加熱過程和軋制冷卻過程中實現(xiàn)最終生成組織晶粒超細化乃至亞微米化的工

2、藝方法，并且對其在快速加熱和短時保溫情況下的高溫變形行為和組織進行分析，探討不同工藝因素對超細晶奧氏體的熱變形行為和α(←→)γ相變的影響;另外，在實驗室現(xiàn)有條件下嘗試軋制生產(chǎn)了亞微米結構鋼，研究取得如下成果:
　　(1)研究了不同加熱速度和保溫時間以及軋制溫度對低碳鋼和微合金鋼的組織晶粒大小的影響。實驗結果表明，低碳鋼在加熱速度50℃/s及以上1050℃保溫1S情況下，800℃變形可得最細化組織約為4μ m，含Ti微合金化TRI

3、P鋼在100℃/s加熱速度，900℃保溫1s情況下，650～750℃形變，可得晶粒尺寸0.4μm左右亞微米組織。
　　(2)利用快速加熱-短時保溫-Ar3溫度附近大變形量軋制工藝進行了細化最終組織晶粒的實驗研究。結果表明影響組織的因素較多，主要包括加熱前原始組織、加熱速度、加熱溫度、保溫時間、變形溫度和冷卻過程，是一個多工藝參數(shù)耦合的過程。
　　(3)利用熱模擬實驗機研究了影響快速加熱軋制工藝條件下最終組織晶粒的影響因素，實

4、驗結果表明，對原始組織、加熱速度、保溫時間和加熱溫度以及變形溫度和冷卻過程的控制至關重要，其中以400℃溫軋鐵素體+珠光體最為有利;含Ti鋼同種工藝下組織細小程度優(yōu)于含V鋼，TRIP鋼性能優(yōu)于Nb-V-Ti鋼，微合金鋼性能優(yōu)于普碳鋼。加熱速度越快，保溫時間越短，加熱溫度越低，最終得到晶粒尺寸越細小，對冷卻工藝控制可達相變強化作用。
　　(4)研究了快速升溫后得到亞微米晶低碳結構鋼的高溫應力應變曲線，和連續(xù)升溫降溫相變曲線。在連續(xù)升

5、溫相變區(qū)間中:實驗鋼試樣隨升溫速率的增加，相變起始溫度、結束溫度升高;Ac1和Ac3之間的溫差隨著升溫速度的提高逐漸縮小;Ti元素相比于V元素有利于加快鐵素體→奧氏體相變的發(fā)生;溫軋后保溫有利于推遲鐵素體→奧氏體相變的發(fā)生，加速鐵素體→奧氏體相變的完成。在連續(xù)降溫相變區(qū)間中:加熱保溫時間延長會推遲奧氏體→鐵素體相變的發(fā)生與完成;Ti元素相比于V元素有利于加快奧氏體→鐵素體相變的發(fā)生，V元素有利于奧氏體→鐵素體相變的完成;溫軋后保溫有利于

6、推遲奧氏體→鐵素體相變的發(fā)生與完成。
　　(5)實驗室條件下進行了高強度鋼的工藝探索，利用溫軋結合快速升溫等工藝方法制備了晶粒尺寸約為0.6～0.8μ m的Nb-V-Ti復合微合金高強鋼和晶粒尺寸為0.6μ m的含Ti微合金化高強鋼樣品。兩者抗拉強度都可達1000MPa左右甚至以上，Nb-V-Ti鋼屈強比較高，TRIP鋼軋后淬火試樣強度較高，軋后空冷試樣延伸率較好，綜合分析最佳軋制工藝為保溫溫度930℃軋制溫度為750℃，TRIP