軋制工藝對(duì)Ti-M o合金化馬氏體鋼組織性能的影響.pdf

1、馬氏體鋼具有高強(qiáng)度的同時(shí)仍有良好的成形性,然而當(dāng)馬氏體強(qiáng)度繼續(xù)提高時(shí),塑韌性會(huì)下降,這大大限制了馬氏體鋼的應(yīng)用范圍,通過(guò)在馬氏體鋼中添加微合金元素,添加元素與鋼中碳氮化物形成納米析出相,碳化物析出相釘扎晶界產(chǎn)生細(xì)晶強(qiáng)化,在不損害強(qiáng)度的基礎(chǔ)上可提高馬氏體鋼塑韌性。眾所周知,鋼中最常用的微合金化元素是Nb、V和Ti,近年來(lái),許多學(xué)者主要致力于研究微合金Nb和V對(duì)鋼性能的影響,而且取得了重大的進(jìn)展,然而與Nb和V微合金化相比,Ti微合金化研究

2、相對(duì)較少。本文以Ti-Mo微合金馬氏體鋼為研究對(duì)象,采用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)等方法,探討軋制工藝及冷卻工藝對(duì)實(shí)驗(yàn)鋼的微觀組織和力學(xué)性能的影響,以及微合金析出相的析出行為。
　　采用 Gleeble-3800試驗(yàn)機(jī)研究實(shí)驗(yàn)鋼的熱變形行為。計(jì)算得到實(shí)驗(yàn)鋼形變激活能為462.8KJ/mol;在較小變形量及大的變形速率下,實(shí)驗(yàn)鋼不易發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶;碳化物在奧氏體區(qū)的等溫析出動(dòng)力學(xué)曲線(P

3、PT)呈典型的“C”型,析出最快的“鼻點(diǎn)”溫度大概在920℃左右,孕育時(shí)間為10s。
　　對(duì)比再結(jié)晶區(qū)控制軋制和未再結(jié)晶區(qū)控制軋制兩種軋制方式對(duì)馬氏體鋼組織性能影響,未再結(jié)晶區(qū)開(kāi)始軋制,試樣軋態(tài)組織扁平化,析出相的析出量從0.116％增加到0.128%,試樣經(jīng)重新再加熱工藝后,析出相釘扎晶界阻止晶粒長(zhǎng)大,有效晶粒尺寸從8.6μm細(xì)化至4.7μm,組織的細(xì)化有利于馬氏體鋼綜合性能的提升,與再結(jié)晶區(qū)控制軋制相比,未再結(jié)晶區(qū)控制軋制的抗

4、拉強(qiáng)度與之相當(dāng),但沖擊韌性提高了10.5%,高達(dá)42J,說(shuō)明低溫軋制能提高實(shí)驗(yàn)鋼的綜合機(jī)械性能。
　　將未再結(jié)晶區(qū)控制軋制的變形量從80%增加到92%時(shí),鋼中析出相數(shù)量增加,并且小尺寸析出相所占比例升高。小尺寸的析出相釘扎晶界的作用使得晶粒更加細(xì)化,奧氏體平均晶粒尺寸由7.8μm減小到5.4μm。實(shí)驗(yàn)鋼的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別從1610MPa、1146MPa提高至1690MPa、1334MPa,并且在強(qiáng)度提高的同時(shí),低溫沖擊吸收功

5、也提高了16J,達(dá)到58J。與同強(qiáng)度級(jí)別傳統(tǒng)馬氏體鋼相比,沖擊韌性明顯提高,說(shuō)明增加未再結(jié)晶區(qū)軋制變形量,能優(yōu)化實(shí)驗(yàn)鋼的綜合機(jī)械性能。
　　隨著加熱溫度的升高,實(shí)驗(yàn)鋼的奧氏體晶粒呈增大趨勢(shì),晶粒粗化溫度為1050℃。不同尺寸的奧氏體晶粒經(jīng)過(guò)重新奧氏體化后均勻細(xì)化。對(duì)比軋態(tài)試樣在不同再加熱溫度熱處理工藝后的力學(xué)性能,880℃再加熱溫度對(duì)應(yīng)的試樣的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別達(dá)到1657MPa和1343MPa,韌性優(yōu)于傳統(tǒng)馬氏體鋼,試驗(yàn)鋼最