一種超高強(qiáng)鋼的加工工藝及組織性能研究.pdf

1、進(jìn)入21世紀(jì)，環(huán)境和能源已經(jīng)成為全球性的話題。隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類賴以生存的自然資源日漸枯竭，環(huán)境與生態(tài)危機(jī)進(jìn)一步加深。為保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源和原材料（包括鐵礦石），冶金行業(yè)應(yīng)積極推行“綠色鋼鐵生產(chǎn)”，發(fā)展超高強(qiáng)度鋼、控制鋼產(chǎn)量已是大勢所趨。在此背景下，本文采用Thermo-Calc熱力學(xué)軟件計(jì)算、控軋控冷技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室條件下開發(fā)出強(qiáng)度在1500MPa以上，并具有良好低溫韌性的超高強(qiáng)度鋼。本文從成分優(yōu)化、實(shí)驗(yàn)室試軋工藝以及熱處理制度等

2、方面，均進(jìn)行較為系統(tǒng)的研究。論文主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　(1)利用Thermo-Calc熱力學(xué)軟件計(jì)算結(jié)果，優(yōu)化了該超高強(qiáng)鋼中的Cr、Mo、Ni、W含量，設(shè)計(jì)了合理的化學(xué)成分;在不改變平衡相圖中平衡相的前提下，達(dá)到了節(jié)約貴金屬元素的目的。
　　(2)對(duì)新設(shè)計(jì)的超高強(qiáng)鋼進(jìn)行了實(shí)際冶煉和軋制，開展了連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變規(guī)律的研究。未變形條件下，該鋼在冷卻速度為0.1～0.15℃/s時(shí)，顯微組織為貝氏體鐵素體(BF);當(dāng)冷卻速度增至

3、0.25～1℃/s時(shí)可獲得貝氏體鐵素體(BF)+板條馬氏體(M)組織;當(dāng)冷卻速度達(dá)到2～30℃/s及以上時(shí)，可獲得全馬氏體(M)組織。
　　(3)利用φ450mm實(shí)驗(yàn)熱軋機(jī)研究了控軋+空冷(CR+AC)和TMCP工藝對(duì)該鋼微觀組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明，加熱溫度控制在1200℃，粗軋溫度控制在1000～1150℃，精軋溫度控制在850～950℃。在CR+AC工藝下可得到貝氏體鐵素體(BF)組織，組織分布均勻，屈服強(qiáng)度和抗拉

4、強(qiáng)度分別為1032MPa和1550MPa，延伸率為13.7％，屈強(qiáng)比為0.65;TMCP工藝下得到板條貝氏體(LB)+馬氏體(M)組織，屈服強(qiáng)度為915～1020MPa，抗拉強(qiáng)度為1545～1640MPa，延伸率為12％。通過對(duì)不同工藝下精細(xì)組織、析出物的分析，了解軋制工藝參數(shù)對(duì)微觀組織影響，從而獲得最佳生產(chǎn)工藝，并為實(shí)際工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。
　　(4)對(duì)該高強(qiáng)鋼開展了等溫淬火實(shí)驗(yàn)研究，進(jìn)一步優(yōu)化了其熱處理工藝。結(jié)果表明:在3

5、85℃、360℃等溫時(shí)，顯微組織為塊狀鐵素體(PF)+板條貝氏體(LB)+粒狀貝氏體(GB)的混合組織;385℃等溫時(shí)，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度最高可達(dá)1105MPa、1595MPa，常溫下縱向沖擊韌性在29J以上。試驗(yàn)鋼在335℃、310℃等溫時(shí)均得到板條貝氏體(LB)+馬氏體(M)組織。在310℃等溫時(shí)，延伸率和斷面收縮率分別為16.8％、50.9％，具有較高的強(qiáng)度和較好的沖擊韌性，其沖擊功和沖擊韌性分別為46J、57.5J·cm1/2。