V微合金鋼晶內(nèi)形核鐵素體相變及微觀組織納米化.pdf

1、本文針對(duì)含V微合金鋼晶內(nèi)形核鐵素體相變機(jī)制及其在鋼材強(qiáng)韌化和微觀組織納米化中的應(yīng)用開展研究工作。首先對(duì)含V鋼奧氏體中納米尺度VN析出物對(duì)晶內(nèi)鐵素體形核的影響等基礎(chǔ)理論問題進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并將VN析出物促進(jìn)晶內(nèi)鐵素體形核的理論應(yīng)用于V-N微合金鋼超厚板組織均勻性控制和焊接熱循環(huán)組織及強(qiáng)韌性控制過程，改善了特厚板厚度方向組織均勻性和焊接接頭的微觀組織及韌性;其次，將VN析出物對(duì)鐵素體相變的促進(jìn)作用應(yīng)用于納米晶鋼的制備，對(duì)V-N鋼納米晶組織的

2、形成機(jī)理和納米晶鋼的超塑性進(jìn)行了研究。論文的主要研究工作及創(chuàng)新性成果如下：
　　(1)對(duì)比研究了Ti-V鋼及單Ti鋼的鐵素體形核行為，發(fā)現(xiàn)V對(duì)Ti的碳氮化物表面具有改性作用，從而可以促進(jìn)鐵素體形核，細(xì)化晶粒，改善鋼的強(qiáng)韌性。采用熱模擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)，研究了V-N微合金鋼奧氏體中VN的析出行為及其對(duì)晶內(nèi)鐵素體形核的影響，結(jié)果表明，850℃等溫形成～10-20nm的納米尺度VN析出物，在過冷度較大的中溫轉(zhuǎn)變區(qū)等溫過程中，對(duì)晶內(nèi)鐵素體的形核具

3、有顯著的促進(jìn)作用。
　　(2)對(duì)V-N微合金鋼進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室控軋控冷(TMCP)實(shí)驗(yàn)，研究了80mm厚鋼板不同厚度的顯微組織、V(C，N)析出行為及強(qiáng)韌性能。結(jié)果表明，利用奧氏體中V(C，N)析出物促進(jìn)晶內(nèi)鐵素體形核的作用，80mm厚鋼板獲得厚度方向均勻良好的組織分布，1/4及1/2厚度處組織均為多邊形鐵素體、針狀鐵素體及少量的珠光體，綜合力學(xué)性能優(yōu)良。
　　(3)利用熱模擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)，研究了高強(qiáng)V-N微合金鋼模擬粗晶熱影響區(qū)(

4、CGHAZ)及再加熱臨界粗晶熱影響區(qū)(ICRCG HAZ)在焊接熱循環(huán)過程中的組織演變及強(qiáng)韌性能。結(jié)果表明，模擬CGHAZ在中等線能量條件下，奧氏體中形成的納米尺度VN促進(jìn)了針狀鐵素體形核，獲得了良好的低溫沖擊韌性。模擬ICRCG HAZ沒有發(fā)現(xiàn)沿原奧氏體晶界(PAGB)大尺寸且鏈狀分布的馬氏體/奧氏體(M/A)島?！?0-30nm V(C，N)析出物成為沿PAGB超細(xì)晶鐵素體的形核點(diǎn)，替代低角度晶界粒狀貝氏體的形成，增大了裂紋擴(kuò)展功，

5、M/A島的超細(xì)化提高了裂紋形成功。
　　(4)對(duì)V-N-Cr微合金鋼進(jìn)行了溫軋實(shí)驗(yàn)及組織性能研究。結(jié)果表明，5.5mm厚鋼板綜合利用動(dòng)態(tài)相變、晶內(nèi)鐵素體形核及動(dòng)態(tài)再結(jié)晶機(jī)制，晶粒可以細(xì)化至～300-400nm。溫軋及淬火形成納米結(jié)構(gòu)的鐵素體-馬氏體組織具有優(yōu)異的拉伸性能，屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度及斷后延伸率分別為745MPa、935MPa及19.5％。
　　(5)對(duì)于V微合金鋼進(jìn)行了馬氏體冷軋及退火實(shí)驗(yàn)，研究了退火溫度、退火時(shí)間、

6、變形量及N含量對(duì)組織演變和晶粒納米化的影響。結(jié)果表明，0.9mm厚高N鋼550℃退火5min獲得200nm的等軸鐵素體及30-50nm的滲碳體，且該組織在500℃長時(shí)間退火過程中具有極強(qiáng)的熱穩(wěn)定性。
　　(6)增大馬氏體冷軋變形量提高組織均勻性，但對(duì)高溫組織熱穩(wěn)定性作用不大。高N的加入促進(jìn)了VN析出而加速了再結(jié)晶鐵素體的形核。室溫拉伸受位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)控制，因此超細(xì)晶鋼室溫拉伸性能良好，而高溫拉伸取決于晶界滑動(dòng)及晶界扭轉(zhuǎn)機(jī)制，在500℃（