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含Ti钒微合金钢贝氏体区析出行为及贝氏体钢开发

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摘要

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 微合金化钢的发展现状

1.2.1 国外发展现状

1.2.2 国内发展现状

1.3 微合金钢的强韧化理论

1.3.1 微合金钢的强化理论

1.3.2 微合金钢的韧化理论

1.4 微合金元素在钢中的作用

1.4.1 铌在钢中的作用

1.4.2 钒在钢中的作用

1.4.3 钛在钢中的作用

1.5 微合金元素的溶解行为

1.5.1 铌在奥氏体中的溶解

1.5.2 钒在奥氏体中的溶解

1.5.3 钛在奥氏体中的溶解

1.6 微合金元素的析出行为

1.6.1 微合金元素在奥氏体中的析出

1.6.2 微合金元素在铁素体中的析出

1.7 课题的研究目的和研究内容

1.7.1 课题的研究目的

1.7.2 课题的研究内容

第2章 奥氏体高温变形行为研究

2.1 实验材料及方法

2.2 实验结果及分析

2.2.1 实验钢的应力-应变曲线

2.2.2 实验钢的再结晶行为

2.2.3 变形工艺参数对变形抗力的影响

2.2.4 成分对动态再结晶的影响

2.3 本章小结

第3章 奥氏体连续冷却转变规律研究

3.1 实验材料及实验方法

3.1.1 实验材料

3.1.2 实验方法

3.2 实验结果与分析

3.2.1 显微组织分析

3.2.2 静态CCT曲线绘制

3.2.3 宏观硬度分析

3.3 本章小结

第4章 碳氮化物在贝氏体区的析出行为研究

4.1 (V,Ti)(C,N)在奥氏体区析出热力学计算

4.2 V(C,N)在贝氏体区析出动力学计算

4.2.2 V(C,N)在贝氏体区的析出相变自由能

4.2.3 V(C,N)析出形核机制

4.2.4 V(C,N)的析出动力学曲线

4.3 V(C,N)在贝氏体区等温析出实验

4.3.1 实验材料及方法

4.3.2 等温析出物形貌及分布

4.3.3 析出物体积分数理论计算

4.3.4 析出物粒子定量统计及结果分析

4.4 本章小结

第5章 含Ti钒微合金钢的控轧控冷工艺研究

5.1 实验过程

5.1.1 实验材料及实验设备

5.1.2 实验工艺

5.1.3 实验钢轧后性能测试

5.2 热轧后实验结果与分析

5.2.1 显微组织

5.2.2 力学性能

5.2.3 冲击性能

5.3 本章小结

第6章 结论

参考文献

致谢

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摘要

本文主要以含Ti钒微合金钢为研究对象,研究了实验钢高温变形行为、奥氏体连续冷却相变规律、(V,Ti)(C,N)在奥氏体区析出热力学、V(C,N)在贝氏体区析出行为,并在此基础上进行了贝氏体钢实验室热轧。主要工作及研究结果如下:
  (1)通过单道次压缩实验,研究了实验钢高温变形行为,计算出V-Ti1、V-Ti2、V-Ti3、V-Ti4、V4实验钢的再结晶激活能分别为332.76kJ/mol、326.34kJ/mol、314.41kJ/mol、266.353kJ/mol和263.921kJ/mol,实验结果表明:V含量增加使再结晶激活能升高,Mn含量增加1.15%,使再结晶激活能升高15kJ/mol,钒实验钢中加入0.0189%的Ti对实验钢的再结晶激活能影响不大。
  (2)通过分析实验钢的奥氏体连续冷却相变规律,绘制V-Ti1、V-Ti2、V-Ti4实验钢静态CCT曲线。V含量的增加扩大了贝氏体转变温度区间,Mn含量的增加抑制了珠光体、铁素体相变,促进了贝氏体相变。
  (3)进行了(V,Ti)(C,N)在奥氏体区析出热力学计算,高温时,Ti以TiN的形式析出,随着温度降低,TiN析出逐渐减少;V大量固溶在奥氏体中,实验钢中只析出少量的VC和VN。随着温度的降低,VC析出量逐渐增大,VN析出量逐渐减少。在奥氏体区,TiC析出量不大,随温度变化规律不明显。
  (4)贝氏体区等温析出实验结果表明,在贝氏体区析出弥散细小的V(C,N),直径在3~7nm之间。随保温温度升高析出物体积分数逐渐增加,500℃和700℃保温40min时,V(C,N)析出体积分数分别为0.006%和0.16%。
  (5)实验室试轧V-Ti01、V-Ti02、V-Ti03实验钢,终轧温度为800℃~840℃、终冷温度为550℃~580℃。V-Ti01显微组织为带状铁素体+珠光体,V-Ti02、V-Ti03显微组织为铁素体+板条贝氏体,在-70℃~20℃具有良好的冲击韧性,相同轧制工艺下,V含量的增大使实验抗拉强度、屈服强度、硬度提高。

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