冷軋退火工藝制備納米-微米級超細晶粒低碳鋼研究.pdf

1、晶粒細化是提高大塊金屬結構材料力學性能的有效手段，因此，能夠同時提高強度和塑性的超細晶金屬材料的制備一直受各國研究人員的關注。本文采用相變+冷軋+退火復合處理路線，通過改變冷軋壓下量、退火溫度和退火時間，制備了超細晶粒低碳鋼。通過光學顯微鏡和掃描電子顯微鏡，對不同工藝處理下試樣的顯微組織以及斷口形貌進行觀察，運用X射線衍射儀對超細晶鋼中碳化物進行成分分析，采用拉伸實驗和硬度實驗統(tǒng)計分析了試樣的力學性能，根據(jù)顯微硬度測量結果，計算實驗鋼的

2、再結晶激活能。得到以下主要結論:
　　(1)采用50％冷軋退火工藝制備納米/微米晶粒鋼時，隨著退火溫度的升高和退火時間的延長，冷軋纖維化組織逐漸發(fā)生回復、再結晶和晶粒長大，力學性能也隨之發(fā)生變化。在550℃退火30min，冷軋組織發(fā)生再結晶的同時，納米級碳化物均勻析出，得到強塑性能匹配良好的超細納米晶粒，晶粒尺寸細化到330nm，抗拉強度和總延伸率分別為867MPa和16.7％。
　　(2)根據(jù)顯微硬度和再結晶激活能之間的關

3、系，確定了本實驗所用低碳鋼的再結晶激活能為320.68kJ·mol-1。
　　(3)冷軋壓下量增大至70％時，隨著壓下量的增加，冷軋組織的儲存能增加，同時形核點增多，再結晶開始溫度降低，相同退火工藝下再結晶行為更加充分。隨著退火溫度的升高及退火時間的延長，鐵素體晶粒尺寸明顯增加，滲碳體的形貌也由細小的顆粒狀轉(zhuǎn)變?yōu)閴K狀。當退火溫度為600℃，退火時間為2min時，獲得抗拉強度和塑性匹配良好的超細納米晶粒，試樣的平均晶粒尺寸為288n

4、m，抗拉強度和總延伸率分別為753.8MPa和16.5％。
　　(4)采用循環(huán)退火工藝制備納米/微米晶粒鋼，重復冷軋退火工藝增加了總的變形量，但能否進一步細化超細晶鐵素體，主要取決于第二次冷軋退火溫度、退火時間以及第二次退火前組織。第一次和第二次冷軋壓下率均為50％，退火溫度為500℃、550℃、600℃、650℃，退火時間分別為2min和30min;第二次退火溫度為600℃，退火時間為10min時，超細晶鐵素體晶粒的尺寸沒有得到