富銅納米團簇強化高強低合金鋼時效行為研究.pdf

1、富銅納米團簇強化高強低合金鋼具有高強度、高韌性、良好的可焊性和耐蝕性，所以被廣泛應(yīng)用于船舶、海洋工程裝備、汽車工業(yè)、建筑用鋼材、重型工程結(jié)構(gòu)、高壓輸送管道、橋梁、高壓容器、集裝箱、化工石油等行業(yè)。富銅納米團簇強化高強鋼的力學(xué)性能嚴重依賴于固溶處理、熱機械加工、時效處理等工藝，其中納米團簇的析出主要由時效工藝控制，不同時效工藝對于納米團簇的析出過程，形態(tài)、結(jié)構(gòu)、強化方式等都具有重要影響。因此研究富銅納米團簇強化鋼的時效過程、強化方式，以及

2、鋼中銅納米團簇沉淀析出規(guī)律具有重要意義。
　　本文利用真空感應(yīng)熔煉和真空電弧熔煉兩種工藝制備了不同成分的富銅納米團簇強化鋼，并對納米相強化鋼的制備工藝進行了細致研究。富銅納米相強化鋼的強度和塑性主要受到基體相顯微結(jié)構(gòu)和納米相析出的影響。因此，針對真空感應(yīng)熔煉爐試樣較大的特點，重點研究了控軋控冷條件對感應(yīng)熔煉鋼組織和力學(xué)性能的影響；針對真空電弧熔煉可以對成分精確控制的特點，重點研究了成分及時效工藝對電弧熔煉鋼組織與力學(xué)性能的影響。對

3、不同熔煉方法制備的鑄錠進行多種熱機械處理和時效處理。研究了不同鑄造工藝、熱機械處理和時效工藝對含銅納米相強化鋼力學(xué)性能的影響。利用金相顯微鏡、掃描電鏡、X射線衍射儀等技術(shù)對富銅納米相強化鋼的基體相顯微結(jié)構(gòu)等進行了表征。研究了不同合金元素和合金含量對高強度低合金鋼顯微組織和力學(xué)性能的影響。利用小角中子散射和三維原子探針技術(shù)研究了富銅納米團簇強化鋼中富銅納米相時效析出規(guī)律及富銅納米相的成分和結(jié)構(gòu),尤其是時效時間及時效溫度誘導(dǎo)納米相析出對試樣

4、顯微組織及力學(xué)性能的影響。
　　研究結(jié)果表明：富銅納米團簇強化高強低合金鋼鑄造后通過熱機械處理獲得的基體組織為多邊形鐵素體。通過超快速冷卻可以使強度和延伸率都得到較大幅度的提升。熱軋結(jié)合冷軋的復(fù)合軋制方式工藝比單純的熱軋工藝可以明顯改善合金的顯微結(jié)構(gòu)，在保證強度的同時獲得更大的延伸率。時效處理可以明顯提高材料的強度，不同時效時間和時效溫度對納米相的析出具有重要影響，但是對基體相的變化影響不大。時效過程可以形成欠時效，時效峰和過時效

5、狀態(tài)。相同的時效時間，隨著時效溫度的增加，時效過程加快，達到時效硬度峰值所需的時間縮短，但峰值硬度降低。反之，隨著時效溫度的降低，時效過程變緩，達到峰值所需的時間延長，但最后時效峰強度有所增加。在固溶狀態(tài)下，斷裂方式主要為微孔聚集型韌性斷裂。時效處理后，材料的斷裂類型仍以韌性斷裂為主，但是隨著強度的提高，當(dāng)達到時效峰值時，斷口可以觀察到部分解理形貌，表明基體相的顯微結(jié)構(gòu)仍有待于進一步提高。
　　小角中子散射實驗和三維原子探針的研究