亞共析鋼中滲碳體納米化的成分與工藝設(shè)計(jì).pdf

1、我國鋼鐵業(yè)面臨著日益嚴(yán)峻的原材料與能源短缺、環(huán)境污染等問題，從可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，開發(fā)低成本、高性能、環(huán)境友好和易循環(huán)的鋼鐵產(chǎn)品成為鋼鐵業(yè)發(fā)展的重要方向。滲碳體作為鋼中最經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)化相，逐漸引起科研工作者的廣泛關(guān)注。在普碳鋼中滲碳體的體積分?jǐn)?shù)可達(dá)10％而無需增大生產(chǎn)成本。根據(jù)Orawan強(qiáng)化機(jī)制，若能有效地使?jié)B碳體細(xì)化到納米尺度，將可以產(chǎn)生與微合金碳氮化物相當(dāng)、甚至更大的強(qiáng)化效果。本文通過合理的成分和NG-TMCP工藝設(shè)計(jì)，研究亞共析鋼

2、中滲碳體納米化的機(jī)制，以充分發(fā)揮納米滲碳體的析出強(qiáng)化作用。本論文主要的創(chuàng)新性研究工作如下:
　　(1)采用“超快速冷卻(UFC)+形變熱處理(TMT)”工藝路線，開展了Fe-0.17wt.％C-0.7wt.％Mn鋼的實(shí)驗(yàn)室熱軋實(shí)驗(yàn)，并對(duì)微觀組織進(jìn)行了金相(OM)和掃描電鏡(SEM)觀察，尤其是采用透射電鏡(TEM)分析了先共析鐵素體和貝氏體基體中的納米滲碳體析出;對(duì)拉伸力學(xué)性能和沖擊韌性的評(píng)價(jià)表明，實(shí)驗(yàn)鋼的強(qiáng)度呈現(xiàn)出隨著UFC終冷

3、溫度的降低而增加的趨勢(shì)，沖擊性能良好。
　　(2)在相變熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)上，分析了Cr對(duì)Fe-C-Mn-Cr鋼中滲碳體的形核驅(qū)動(dòng)力、奧氏體→鐵素體與奧氏體→滲碳體的相平衡模式的影響;通過合理的成分設(shè)計(jì)，在促進(jìn)滲碳體形核的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)相變進(jìn)程的差異化，破壞珠光體相變的協(xié)同性，最終獲得彌散分布在鐵素體中的納米滲碳體;采用Dictra動(dòng)力學(xué)計(jì)算軟件，對(duì)該成分設(shè)計(jì)思路進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　(3)針對(duì)Fe-C-Mn-Cr實(shí)驗(yàn)鋼開

4、展了靜態(tài)等溫相變實(shí)驗(yàn);在600℃和560℃時(shí)，實(shí)驗(yàn)鋼獲得了大量彌散分布的、大小約50nm的滲碳體，驗(yàn)證了合金成分設(shè)計(jì)思路的可行性;采用TEM分析了彌散析出滲碳體顆粒與鐵素體間的位向關(guān)系，以及Cr、Mn在鐵素體和滲碳體間的分配情況。
　　(4)開展了Fe-C-Mn-Cr實(shí)驗(yàn)鋼的實(shí)驗(yàn)室熱軋，通過采用UFC冷卻，并控制終冷溫度在600℃～445℃時(shí)，得到了“鐵素體/貝氏體+彌散、亞微米/納米級(jí)的滲碳體”組織，以熱軋實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了Fe-C-M