中碳微纳结构贝氏体钢的组织调控与动态力学性能研究

发布时间：2023-11-12 14:33

　　随着社会对安全与节能环保的逐渐重视,开发兼具高强度、高塑性的先进高强钢越显重要。近年来,一种具有超细贝氏体铁素体板条及板条间富碳残余奥氏体的高碳微纳结构贝氏体钢因其超高强度、高塑性以及良好韧性备受人们关注,但由于制备这种微纳结构贝氏体钢时间周期时间较长以及较高的碳含量导致的其成型性不佳的问题,极大地限制了其在工业上的应用。为此,本文设计了中碳微纳结构贝氏体钢及其热处理工艺,利用光学显微镜、扫描电镜、背散射电子衍射、透射电镜、X-射线衍射、三维原子探针显微术和电子探针等分析测定手段,研究了合金元素、热处理工艺及应变速率对中碳微纳结构贝氏体钢微观组织及力学性能的影响,进一步揭示了中碳微纳结构贝氏体钢的相变机理及其高强塑性的微观机理。主要研究结论如下:(1)研究了合金元素Mn和Si含量对中碳贝氏体钢回火前后微观组织与力学性能的影响,发现随着Mn和Si元素含量的提高,热轧态组织中残余奥氏体体积分数增加,组织强度和硬度均增加。经过300⁵00?C回火,屈服强度、抗拉强度和低温韧性均先升高后降低,延伸率逐渐升高,且高Mn高Si钢300?C回火后的强韧性最好。低Si钢回火脆性的...

【文章页数】：149 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 先进高强钢概述
        1.2.1 先进高强钢的发展现状
        1.2.2 先进高强钢变形行为研究
    1.3 贝氏体钢概述
        1.3.1 贝氏体钢的研究进展
        1.3.2 贝氏体钢的组织对性能的影响
        1.3.3 微纳结构贝氏体钢
    1.4 影响贝氏体相变的因素
        1.4.1 成分对贝氏体钢的组织和性能影响
        1.4.2 工艺对贝氏体钢组织与性能影响
        1.4.3 外加磁场对贝氏体转变的影响
    1.5 金属的强化和增塑机制
        1.5.1 强化机制
        1.5.2 增塑机制
    1.6 残余奥氏体的作用及稳定性影响因素
        1.6.1 残余奥氏体的作用
        1.6.2 影响残余奥氏体稳定性的因素
    1.7 本文的研究内容与意义
第二章 实验材料及实验方法
    2.1 成分设计
    2.2 试样的制备
    2.3 临界相变温度确定
    2.4 热处理工艺及设备
    2.5 显微组织观察与表征
        2.5.1 光学、扫描电镜观察
        2.5.2 透射电镜观察
        2.5.3 电子探针元素分布分析
        2.5.4 背散射电子衍射观察
        2.5.5 残余奥氏体含量确定
        2.5.6 贝氏体、马氏体及残余奥氏体中位错密度的XLPA测定方法
        2.5.7 三维原子探针断层分析技术
    2.6 力学性能测试
        2.6.1 拉伸
        2.6.2 冲击
        2.6.3 硬度
        2.6.4 纳米压痕
第三章 合金成分对中碳微纳结构贝氏体钢回火前后微观组织与力学性能的影响
    3.1 引言
    3.2 实验材料及方法
    3.3 Mn含量对中碳微纳结构贝氏体钢回火前后微观组织与力学性能影响
        3.3.1 相变温度
        3.3.2 拉伸性能
        3.3.3 冲击性能
        3.3.4 显微组织
        3.3.5 残余奥氏体含量和组织硬度
        3.3.6 分析与讨论
        3.3.7 小结
    3.4 Si含量对中碳微纳结构贝氏体钢回火前后微观组织与力学性能影响
        3.4.1 拉伸性能
        3.4.2 冲击性能
        3.4.3 显微组织
        3.4.4 残余奥氏体含量和组织硬度
        3.4.5 析出粒子的表征
        3.4.6 分析与讨论
        3.4.7 小结
第四章 中碳微纳结构贝氏体钢等温处理的微观组织与力学性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验材料与方法
    4.3 实验结果
        4.3.1 相变显微组织
        4.3.2 残余奥氏体含量及组织硬度
        4.3.3 拉伸性能
    4.4 分析与讨论
        4.4.1 等温时间对中碳微纳结构贝氏体钢组织与性能的影响
        4.4.2 等温温度对中碳微纳结构贝氏体钢组织与性能的影响
    4.5 本章小结
第五章 强磁场对中碳微纳结构贝氏体钢等温相变的影响
    5.1 引言
    5.2 实验材料与方法
    5.3 实验结果
        5.3.1 相变显微组织
        5.3.2 残余奥氏体含量和组织硬度
        5.3.3 贝氏体和残余奥氏体中碳分布
    5.4 分析与讨论
        5.4.1 磁场对贝氏体相变的影响
        5.4.2 磁场对残余奥氏体含量的影响
        5.4.3 磁场对贝氏体和残余奥氏体中碳分布的影响
    5.5 本章小结
第六章 中碳微纳结构贝氏体钢的Q&P工艺研究
    6.1 引言
    6.2 实验材料与方法
    6.3 实验结果
        6.3.1 相变显微组织
        6.3.2 残余奥氏体含量和组织硬度
        6.3.3 拉伸性能
    6.4 分析与讨论
    6.5 本章小结
第七章 高应变速率下中碳微纳结构贝氏体钢的动态力学性能及变形机制
    7.1 引言
    7.2 实验材料与方法
    7.3 实验结果与分析
        7.3.1 动态力学性能
        7.3.2 残余奥氏体对塑性的影响
        7.3.3 应变速率对断口形貌的影响规律分析
        7.3.4 应变速率对显微组织的影响规律分析
        7.3.5 应变速率对贝氏体/马氏体及残余奥氏体中平均位错密度的影响
    7.4 讨论
    7.5 小结
第八章 总结
参考文献
致谢
在学研究成果
附录



本文编号：3863345