富銅納米團(tuán)簇強(qiáng)化高強(qiáng)低合金鋼時(shí)效行為研究.pdf

1、富銅納米團(tuán)簇強(qiáng)化高強(qiáng)低合金鋼具有高強(qiáng)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(chē)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(tuán)簇強(qiáng)化高強(qiáng)鋼的力學(xué)性能?chē)?yán)重依賴(lài)于固溶處理、熱機(jī)械加工、時(shí)效處理等工藝，其中納米團(tuán)簇的析出主要由時(shí)效工藝控制，不同時(shí)效工藝對(duì)于納米團(tuán)簇的析出過(guò)程，形態(tài)、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)化方式等都具有重要影響。因此研究富銅納米團(tuán)簇強(qiáng)化鋼的時(shí)效過(guò)程、強(qiáng)化方式，以及

2、鋼中銅納米團(tuán)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(tuán)簇強(qiáng)化鋼，并對(duì)納米相強(qiáng)化鋼的制備工藝進(jìn)行了細(xì)致研究。富銅納米相強(qiáng)化鋼的強(qiáng)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(duì)真空感應(yīng)熔煉爐試樣較大的特點(diǎn)，重點(diǎn)研究了控軋控冷條件對(duì)感應(yīng)熔煉鋼組織和力學(xué)性能的影響；針對(duì)真空電弧熔煉可以對(duì)成分精確控制的特點(diǎn)，重點(diǎn)研究了成分及時(shí)效工藝對(duì)電弧熔煉鋼組織與力學(xué)性能的影響。對(duì)

3、不同熔煉方法制備的鑄錠進(jìn)行多種熱機(jī)械處理和時(shí)效處理。研究了不同鑄造工藝、熱機(jī)械處理和時(shí)效工藝對(duì)含銅納米相強(qiáng)化鋼力學(xué)性能的影響。利用金相顯微鏡、掃描電鏡、X射線(xiàn)衍射儀等技術(shù)對(duì)富銅納米相強(qiáng)化鋼的基體相顯微結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了表征。研究了不同合金元素和合金含量對(duì)高強(qiáng)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(tuán)簇強(qiáng)化鋼中富銅納米相時(shí)效析出規(guī)律及富銅納米相的成分和結(jié)構(gòu),尤其是時(shí)效時(shí)間及時(shí)效溫度誘導(dǎo)納米相析出對(duì)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(tuán)簇強(qiáng)化高強(qiáng)低合金鋼鑄造后通過(guò)熱機(jī)械處理獲得的基體組織為多邊形鐵素體。通過(guò)超快速冷卻可以使強(qiáng)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(qiáng)度的同時(shí)獲得更大的延伸率。時(shí)效處理可以明顯提高材料的強(qiáng)度，不同時(shí)效時(shí)間和時(shí)效溫度對(duì)納米相的析出具有重要影響，但是對(duì)基體相的變化影響不大。時(shí)效過(guò)程可以形成欠時(shí)效，時(shí)效峰和過(guò)時(shí)效

5、狀態(tài)。相同的時(shí)效時(shí)間，隨著時(shí)效溫度的增加，時(shí)效過(guò)程加快，達(dá)到時(shí)效硬度峰值所需的時(shí)間縮短，但峰值硬度降低。反之，隨著時(shí)效溫度的降低，時(shí)效過(guò)程變緩，達(dá)到峰值所需的時(shí)間延長(zhǎng)，但最后時(shí)效峰強(qiáng)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(shí)效處理后，材料的斷裂類(lèi)型仍以韌性斷裂為主，但是隨著強(qiáng)度的提高，當(dāng)達(dá)到時(shí)效峰值時(shí)，斷口可以觀(guān)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(jìn)一步提高。
　　小角中子散射實(shí)驗(yàn)和三維原子探針的研究