退火工藝對低合金釉化鋼組織和力學(xué)性能的影響研究.pdf

1、熱水器內(nèi)膽所采用的低合金釉化用鋼，在釉化燒結(jié)過程中，由于燒結(jié)溫度較高(800℃～900℃)，使其屈服強(qiáng)度顯著下降。為了保證鋼板的使用安全性，需增加其厚度以使強(qiáng)度符合要求，導(dǎo)致成本增加。本文采用實驗和熱力學(xué)計算相結(jié)合的方法，對冷軋和熱軋態(tài)釉化用鋼進(jìn)行研究，考察了加熱溫度、冷卻速度、鋼板厚度和合金成分對其顯微組織和力學(xué)性能的影響，基于實驗和熱力學(xué)計算對釉化用鋼成分進(jìn)行了優(yōu)化。完成的主要工作如下:
　　 通過熱力學(xué)計算和熱機(jī)械分析實驗

2、，發(fā)現(xiàn)釉化用鋼鐵素體-奧氏體轉(zhuǎn)變開始和結(jié)束溫度分別在730℃和885℃左右。相同成分冷軋態(tài)和熱軋態(tài)鋼板熱處理后的強(qiáng)度基本都高于軋制態(tài)的強(qiáng)度。在相同加熱溫度條件下，冷軋態(tài)鋼板砂冷的屈服強(qiáng)度比其空冷的高，而熱軋態(tài)的相反，這是由熱軋態(tài)鋼板較厚導(dǎo)致其實際冷速較慢引起的。在相同的熱處理條件下，熱軋態(tài)鋼板的屈服強(qiáng)度比冷軋態(tài)鋼板的高，原因是熱軋態(tài)鋼板位錯密度較高，同時熱軋態(tài)鋼板滲碳體的數(shù)量較少，從而有可能固溶了較多的C原子。在760℃砂冷和空冷時，冷

3、軋態(tài)和熱軋態(tài)鋼板的屈服強(qiáng)度都出現(xiàn)了低谷，并且空冷時的低谷比較明顯，這是由于已形成的奧氏體內(nèi)的C，N等原子在冷卻時來不及擴(kuò)散到位錯附近釘扎位錯而形成柯氏氣團(tuán)，使拉伸曲線的平臺變短，屈服強(qiáng)度降低。冷速越快，C，N等原子的擴(kuò)散就越不充分，屈服強(qiáng)度降低越明顯。通過回火實驗證明了這一機(jī)制。對于不同成分冷軋態(tài)鋼板，添加適當(dāng)?shù)腡i含量可以使晶粒尺寸相對穩(wěn)定，從而使屈服強(qiáng)度隨加熱溫度的變化相對穩(wěn)定。添加適當(dāng)?shù)腘和A1含量，可以使高溫階段的晶粒尺寸比較細(xì)

4、小，從而提高了高溫時的屈服強(qiáng)度。
　　 基于以上實驗結(jié)果，進(jìn)行優(yōu)化成分的熱力學(xué)計算。結(jié)果表明:在所研究的合金元素含量范圍內(nèi)，隨著C、N和Mn含量的增加，Si、P和Ti含量的減少，奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變的開始和結(jié)束溫度降低。增加N含量可以顯著提高TiN和AlN的析出量和析出溫度。增加Ti含量能夠提高TiN析出量，增加Nb和V含量，可以略微提高VNbC析出量，增加到一定程度時，TiN消失，AlN和TiCN的析出量顯著增加。在原有鋼板成分