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Cr对低碳高铌X80管线钢再结晶和相变的影响

作　者: 牛延龙
导　师: 孙力军；孙新军
学　校: 昆明理工大学
专　业: 材料学
关键词: 高铌钢 Cr含量再结晶相变冷却速率
分类号: TG111.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着我国能源、汽车和造船等产业的发展,需要大量高强度低合金钢(HSLA)。近年来,人们发现低碳高铌钢具有优良的力学性能,非常适合作为新一代HSLA钢使用,尤其是生产高级别管线钢板卷。然而,在现有的技术水平和生产工艺条件下,以往的钢中通常还需要在高铌的基础上加入一定量的钼和铬等合金元素,以提高奥氏体的淬透性,获得具有良好强韧性匹配的针状铁素体／贝氏体组织。但由于钼价格比较昂贵,在提高钢淬透性的同时也增加了成本。铬作为一种价格比较廉价的合金元素也可以提高钢的淬透性。因此考虑尝试在合金成分设计中加入价格较低的合金元素铬来替代价格昂贵的钼以期得到性能优异的低碳高铌钢。本文为系统研究铬对低碳高铌钢静态再结晶和相变的影响,设计了铬质量百分数分别为0.034%Nb-0.26%Cr、0.033%Nb-0.41%Cr和0.036%Nb-0.62%Cr三种低碳钢来进行实验研究。利用Thermecmaster-Z热模拟试验机进行了静态再结晶试验,得到了铬钢静态再结晶的基本规律；在不同变形参数条件下采用不同的冷却条件得到三种铬钢的静态再结晶CCT曲线和动态CCT曲线,对它们的组织和相变规律进行了系统研究,结果表明：(1)低碳高铌X80管线钢中随着Cr含量的增加,在1200℃时固溶于奥氏体中的Cr含量就越多,在900℃～980℃温度范围内,0.26Cr钢和0.62Cr钢均出现明显的析出平台,但在相同条件下,0.62Cr钢由于有较多的Cr而显著推迟了NbC的析出的时间。另外在未变形时Cr还可以明显增加过冷奥氏体的稳定性,使相变点明显降低,扩大了贝氏体的形成区间范围。(2)未变形时,在较低冷却速率下,三种钢均得到典型的粒状贝氏体组织,0.41Cr钢和0.62Cr钢中的M-A组元和硬度均明显大于0.26Cr钢；在冷却速率为5℃/s时,0.41Cr钢和0.62Cr钢开始由粒状贝氏体组织转变成板条贝氏体组织,0.26Cr钢仍然是粒状贝氏体；当冷却速率增大到大于5℃/s时,0.41Cr钢和0.62Cr得到尺寸不等,方向各异的板条贝氏体组织,0.26Cr钢在冷却速率为20℃/s才出现板条特征,相同条件下,0.41Cr钢的组织比0.62Cr钢细小,强度更高。在低冷却速率下,所研究的管线钢组织由粒状贝氏体为主转化成板条贝氏体为主,0.41Cr钢更容易得到贝氏体组织。(3)在单道次变形条件下,0.41Cr钢和0.62Cr钢的相变分为明显的两个区间,在较高温度下得到多边形铁素体和珠光体的混合组织,在低温区得到针状铁素体和粒状贝氏体的混合组织。在冷却速率低于5℃/s时,0.41Cr钢和0.62Cr钢中M-A岛等富碳相尺寸较大,为棒状或者块状,冷却速率大于5℃/s时,钢中的M-A岛和渗碳体明显增多,更加细小、弥散。比较而言,0.41Cr钢在相同条件下M-A岛富碳相比例明显多,且更加细小弥散,造成它在相同条件下具有更高的强度。(4)在较低的冷却速率下,含Cr钢中可以清晰看到由位错纠结、交割而多边形化形成亚结构趋势,晶界和位错都相对比较清晰、光滑；在较高速率条件下,位错密度较高,位错相互纠结、塞积到一起,形成比较明显的胞状结构。析出主要在钢的位错线上析出,且析出物尺寸较小。细晶强化和位错强化的复合是造成钢在冷却速率较高时强度增大的原因。总之,本文研究结果表明,一定量的铬可以延迟Nb (C, N)的析出,细化组织,促进贝氏体的生成,得到更多更加细小弥散分布的M-A岛组织,从而显著提高钢的强度。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-32
  1.1 前言  10
  1.2 国内外管线钢的发展  10-17
  1.3 管线钢热机械扎制工艺  17-27
  1.4 铌-钼和铌-铬系复合微合金化钢的研究进展  27-29
  1.5 课题的主要研究目的、内容及意义  29-32
第二章实验材料材料和方法  32-36
  2.1 试验材料  32
  2.2 试验方法  32-36
第三章铬对低碳高铌钢静态再结晶行为的研究  36-42
  3.1 试验方法  36-38
  3.2 实验结果和讨论  38-41
  3.3 本章小结  41-42
第四章铬对低碳高铌X80管线钢相变规律研究  42-66
  4.1 相变规律研究试验工艺及试验制度  43-45
  4.2 铬钢不同变形条件下的CCT曲线和组织  45-64
  4.3 本章小结  64-66
第五章结论  66-68
致谢  68-69
参考文献  69-75
攻读硕士学位期间发表的学术论文  75

Cr对低碳高铌X80管线钢再结晶和相变的影响

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