軋制工藝對Ti-M o合金化馬氏體鋼組織性能的影響.pdf

1、馬氏體鋼具有高強度的同時仍有良好的成形性,然而當馬氏體強度繼續(xù)提高時,塑韌性會下降,這大大限制了馬氏體鋼的應(yīng)用范圍,通過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)生細晶強化,在不損害強度的基礎(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,許多學者主要致力于研究微合金Nb和V對鋼性能的影響,而且取得了重大的進展,然而與Nb和V微合金化相比,Ti微合金化研究

2、相對較少。本文以Ti-Mo微合金馬氏體鋼為研究對象,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實驗鋼的微觀組織和力學性能的影響,以及微合金析出相的析出行為。
　　采用 Gleeble-3800試驗機研究實驗鋼的熱變形行為。計算得到實驗鋼形變激活能為462.8KJ/mol;在較小變形量及大的變形速率下,實驗鋼不易發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶;碳化物在奧氏體區(qū)的等溫析出動力學曲線(P

3、PT)呈典型的“C”型,析出最快的“鼻點”溫度大概在920℃左右,孕育時間為10s。
　　對比再結(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馬氏體鋼組織性能影響,未再結(jié)晶區(qū)開始軋制,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大,有效晶粒尺寸從8.6μm細化至4.7μm,組織的細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、拉強度與之相當,但沖擊韌性提高了10.5%,高達42J,說明低溫軋制能提高實驗鋼的綜合機械性能。
　　將未再結(jié)晶區(qū)控制軋制的變形量從80%增加到92%時,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化,奧氏體平均晶粒尺寸由7.8μm減小到5.4μm。實驗鋼的抗拉強度和屈服強度分別從1610MPa、1146MPa提高至1690MPa、1334MPa,并且在強度提高的同時,低溫沖擊吸收功

5、也提高了16J,達到58J。與同強度級別傳統(tǒng)馬氏體鋼相比,沖擊韌性明顯提高,說明增加未再結(jié)晶區(qū)軋制變形量,能優(yōu)化實驗鋼的綜合機械性能。
　　隨著加熱溫度的升高,實驗鋼的奧氏體晶粒呈增大趨勢,晶粒粗化溫度為1050℃。不同尺寸的奧氏體晶粒經(jīng)過重新奧氏體化后均勻細化。對比軋態(tài)試樣在不同再加熱溫度熱處理工藝后的力學性能,880℃再加熱溫度對應(yīng)的試樣的抗拉強度和屈服強度分別達到1657MPa和1343MPa,韌性優(yōu)于傳統(tǒng)馬氏體鋼,試驗鋼最