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细晶高强IF钢退火工艺及二相粒子析出对织构的影响

作　者: 梁瑞洋
导　师: 张红梅
学　校: 辽宁科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 细晶高强IF钢罩式退火第二相织构
分类号: TG156.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

近年来，随着冶金技术的进步和汽车工业的发展，汽车产量和汽车保有量增加的同时，也产生了油耗、安全和环保三大问题。生产高强度化、轻量化的汽车用钢板就显得尤为重要。IF钢作为第三代汽车冲压用钢，因其具有良好的深冲性能，因此被广泛的应用到工业生产当中。本文以细晶高强IF钢作为研究对象，采用不同的退火工艺，在实验室模拟罩式退火实验。通过采用OM，TEM，EDX，EBSD等分析测试技术对实验钢进行显微组织、再结晶织构的观察以及第二相粒子微观形貌和成分分析。通过分析罩式退火条件下再结晶织构的演变规律及二相粒子的析出规律，研究细晶高强IF钢中的第二相粒子对再结晶织构的影响。本文主要研究结果如下：1.当退火温度为850℃，保温时间由5min→20min时，随着退火时间的延长，铁素体晶粒逐渐的长大，而塑性应变比r及应变硬化指数n值逐渐降低。当退火时间由20min→40min时，铁素体晶粒再结晶进行的比较充分，r、n值到达最大。随着退火时间的延长，铁素体晶粒尺寸变化不大，r、n值变化趋于平缓。2.细晶高强IF钢在罩式退火过程中会析出大量细小的二相粒子，当保温时间较短时，析出的二相粒子成分以NbC为主，多以圆形及椭圆形分布，随着保温时间的延长，钢中的二相粒子会出现Nb(C、N)，并且多以方形分布。钢中的二相粒子随着保温时间的延长尺寸有明显的增大趋势。不同退火工艺下细晶高强IF钢的铁素体晶界附近都可以观察到无析出区的存在，即PFZ，PFZ的宽度会随着退火时间的延长有变宽的趋势。3.退火工艺对细晶高强IF钢再结晶织构有显著的影响，当退火温度为850℃时，随着保温时间的延长，实验钢各层的γ纤维织构{111}<uvw>的强度随着退火时间的延长呈现先下降后上升的趋势，最后趋于平缓的趋势，并在保温40min时出现峰值。实验钢1/4层的γ纤维织构的强度明显高于1/2层的γ纤维织构中的强度，与之对应的1/4层的α纤维织构的强度显著低于1/2层的α纤维织构中的强度。当退火温度为850℃时，保温40min实验钢的重位点阵晶界出现频率高于其它退火时间，总的来说，退火时间40min实验钢的晶界特征分布较好。当保温40min时，实验钢γ纤维织构的强度会随着退火温度的升高呈现先升高后下降的趋势，并在退火850℃时出现峰值。4.第二相粒子的析出行为对细晶高强IF钢再结晶织构的影响主要取决于二相粒子的尺寸、数量以及分布情况。细小密集的二相粒子可以使形变基体中的位错分布变得更加均匀，对晶界迁移的钉扎作用较大，因此不利于再结晶织构的进行；而弥散分布的尺寸较大的二相粒子对晶界迁移的钉扎作用较小，{111}面织构可以进行的更加充分，因而有利于细晶高强IF钢的深冲性能。根据本文的研究结论，制定优化的退火工艺为：退火温度850℃，退火时间40min。上述退火工艺可得到钢的力学性能：屈服强度225~290MPa、抗拉强度410~460MPa、延伸率30~35%、塑性应变比1.8~2.2、应变硬化指数0.21~0.24。

全文目录

中文摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
1. 绪论  11-24
  1.1 引言  11
  1.2 汽车用 IF 钢及发展  11-15
    1.2.1 IF 钢的概述  11-12
    1.2.2 IF 钢的发展  12-13
    1.2.3 IF 钢的应用  13-14
    1.2.4 细晶高强 IF 钢简介  14-15
  1.3 钢铁材料中的第二相粒子  15-19
    1.3.1 第二相粒子强化钢铁材料的研究进展  15-16
    1.3.2 钢铁材料中二相粒子的控制理论  16-17
    1.3.3 二相粒子在汽车用 IF 钢中的作用  17-19
  1.4 IF 钢板中的织构  19-21
    1.4.1 织构概述  19-20
    1.4.2 织构的表示方法  20-21
  1.5 电子背散射衍射技术（EBSD）及其应用现状  21-22
    1.5.1 电子背散射衍射技术(EBSD)  21-22
    1.5.2 电子背散射衍射技术(EBSD)在钢铁材料领域中的应用  22
  1.6 研究目的和研究方法  22-24
    1.6.1 本课题的研究目的、意义  22-23
    1.6.2 本课题的研究内容  23-24
2. 实验材料及实验方法  24-29
  2.1 实验材料  24-25
  2.2 实验方法  25-29
    2.2.1 光学金相组织观察  25
    2.2.2 析出物复型法  25-26
    2.2.3 织构观察  26-27
    2.2.4 力学性能测试  27-29
3. 细晶高强 IF 钢的显微组织与织构分析  29-50
  3.1 实验钢的退火工艺  29-30
  3.2 退火时间对细晶高强 IF 钢金相组织的影响  30-31
  3.3 退火时间对细晶高强 IF 钢的力学性能的影响  31-33
  3.4 退火时间对细晶高强 IF 钢再结晶织构的影响  33-48
    3.4.1 细晶高强 IF 钢晶粒尺寸分布  33-36
    3.4.2 取向成像分析  36-38
    3.4.3 ODF 截面图分析  38-41
    3.4.4 α和γ取向线对比分析  41-45
    3.4.5 退火时间对实验钢 CSL 晶界分布的影响  45-48
  3.5 本章小结  48-50
4. 细晶高强 IF 钢二相粒子析出行为的研究  50-61
  4.1 引言  50
  4.2 实验钢的退火工艺  50
  4.3 细晶高强 IF 钢退火过程中析出的二相粒子形貌及成分组成  50-56
  4.4 PFZ 形成的热力学研究  56-60
  4.5 本章小结  60-61
5. 二相粒子的析出行为对细晶高强 IF 钢织构影响的探讨  61-68
  5.1 引言  61
  5.2 实验钢的退火工艺  61
  5.3 晶粒尺寸分布及 EBSD 分析  61-64
  5.4 二相粒子对细晶高强 IF 钢织构的影响  64-66
  5.5 本章小结  66-68
6. 结论  68-69
参考文献  69-71
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  71-72
致谢  72-73

细晶高强IF钢退火工艺及二相粒子析出对织构的影响

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