本文關(guān)鍵詞：微合金化鋼筋中V、Nb析出行為研究

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【摘要】：本文采用理論計(jì)算與應(yīng)力松弛試驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)微合金元素V和Nb在鋼筋中的固溶和析出行為進(jìn)行了詳細(xì)地研究。應(yīng)力松弛試驗(yàn)采用三種鋼:1#鋼不含微合金元素V或Nb,2#鋼含有單一微合金元素V,3#鋼同時(shí)含有V和Nb兩種微合金元素。應(yīng)力松弛試驗(yàn)中的壓縮變形量分別取20%、50%和70%。1#鋼和2#鋼的變形溫度區(qū)間為800℃~950℃,3#鋼的變形溫度區(qū)間為850℃~1050℃。根據(jù)應(yīng)力松弛試驗(yàn)結(jié)果可以分別繪制出2#鋼和3#鋼在不同變形量下的析出百分?jǐn)?shù)-溫度-時(shí)間曲線,即PTT曲線。結(jié)果顯示2#鋼和3#鋼的PTT曲線都有明顯的“C”型特征,即存在第二相的最佳析出溫度與最快開始析出時(shí)間。在三種壓縮變形量下,2#鋼得到的第二相最快開始析出時(shí)間分別為8.05s、7.55s和3.15s,最佳析出溫度分別為830℃、850℃和850℃;3#鋼得到的第二相最快開始析出時(shí)間分別為6.75s、2.55s和1.75s,最佳析出溫度均為900℃。對(duì)應(yīng)力松弛試驗(yàn)后的樣品進(jìn)行顯微組織觀察后發(fā)現(xiàn):在同一溫度下,試樣的晶粒尺寸隨著壓縮變形量增大而減小;在同一變形量下,晶粒尺寸隨著壓縮溫度降低而減小。隨著壓縮變形量的增大,鋼中析出的第二相的尺寸逐漸減小,其數(shù)量隨著變形量的增大而增多。此外,含有V和Nb復(fù)合微合金元素的3#鋼應(yīng)力松弛試驗(yàn)后的室溫組織更加細(xì)小,晶粒細(xì)化效果更明顯,析出相的數(shù)量也更多。在不考慮Wangner系數(shù)的影響下,理論計(jì)算得出2#鋼的第二相全固溶溫度是1000.29℃,3#鋼的第二相全固溶溫度是1224.38℃。在進(jìn)行熱模擬試驗(yàn)時(shí),均熱溫度分別選取1150℃和1250℃可以保證第二相全部溶于基體中。此外,Nb含量變化對(duì)第二相全固溶溫度的影響非常顯著,增加鋼中的Nb含量可以提高第二相的全固溶溫度,使第二相的析出溫度更高,在高溫軋制過程中析出阻止奧氏體晶粒長大。熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果顯示Nb在奧氏體中的固溶度相當(dāng)?shù)?幾乎可以從奧氏體中全部析出,而V在奧氏體中的固溶度較大,可以部分溶于奧氏體中。微合金元素只有以第二相的形式從基體中析出,才能發(fā)揮其最大的作用。對(duì)V元素在鋼中的利率用進(jìn)行計(jì)算發(fā)現(xiàn),在一定溫度下,V元素的利用率存在最大值。因此進(jìn)行熱力學(xué)計(jì)算可以為鋼材成分設(shè)計(jì)提供幫助,充分發(fā)揮微合金元素的作用,節(jié)約生產(chǎn)成本。對(duì)碳氮化物的應(yīng)力誘導(dǎo)析出行為進(jìn)行理論計(jì)算,得到的2#鋼和3#鋼的理論P(yáng)TT曲線比應(yīng)力松弛試驗(yàn)得到的PTT曲線略偏右,但整體變化趨勢一致,隨著壓縮變形量增加,第二相的最快析出時(shí)間減小。借助已知的公式對(duì)第二相在鋼中的沉淀相變自由能和PTT曲線進(jìn)行計(jì)算,可以為鋼材的軋制工藝提供理論幫助。
【關(guān)鍵詞】：微合金元素 應(yīng)力松弛 第二相 熱力學(xué) 動(dòng)力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG142.1
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 緒論9-21
• 1.1 引言9-10
• 1.2 微合金鋼的強(qiáng)韌化理論10-11
• 1.2.1 細(xì)晶強(qiáng)化10
• 1.2.2 固溶強(qiáng)化10
• 1.2.3 沉淀強(qiáng)化10-11
• 1.3 常用的微合金元素及其作用11-14
• 1.3.1 釩在鋼中的作用13
• 1.3.2 鈮在鋼中的作用13-14
• 1.4 微合金鋼的控軋與控冷技術(shù)14-15
• 1.5 微合金鋼中第二相析出的熱動(dòng)力學(xué)研究現(xiàn)狀15-19
• 1.5.1 第二相析出熱力學(xué)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.5.2 第二相析出動(dòng)力學(xué)研究現(xiàn)狀16-19
• 1.6 本文研究的意義及內(nèi)容19-21
• 1.6.1 研究意義19
• 1.6.2 研究內(nèi)容19-21
• 2 試驗(yàn)材料及方法21-25
• 2.1 試驗(yàn)材料21
• 2.2 試驗(yàn)方法及設(shè)備21-25
• 2.2.1 金相試驗(yàn)21
• 2.2.2 熱膨脹試驗(yàn)21-22
• 2.2.3 應(yīng)力松弛試驗(yàn)22-24
• 2.2.4 析出相觀察24-25
• 3 試驗(yàn)結(jié)果及分析25-45
• 3.1 原始金相組織觀察25-26
• 3.2 熱膨脹試驗(yàn)結(jié)果26-27
• 3.3 應(yīng)力松弛試驗(yàn)結(jié)果27-37
• 3.3.1 HRB400鋼應(yīng)力松弛試驗(yàn)結(jié)果27-28
• 3.3.2 HRB500鋼應(yīng)力松弛試驗(yàn)結(jié)果28-32
• 3.3.3 Nb-V鋼應(yīng)力松弛試驗(yàn)結(jié)果32-37
• 3.4 應(yīng)力松弛試驗(yàn)后的金相組織觀察37-43
• 3.4.1 HRB500鋼37-39
• 3.4.2 Nb-V鋼39-43
• 3.5 應(yīng)力松弛試驗(yàn)后的析出相觀察43-44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 4 碳氮化物熱力學(xué)計(jì)算及其對(duì)性能的影響45-67
• 4.1 前言45
• 4.2 HRB500鋼45-55
• 4.2.1 熱力學(xué)計(jì)算45-48
• 4.2.2 微合金元素對(duì)熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果的影響48-53
• 4.2.3 微合金元素對(duì)鋼材理論強(qiáng)度的影響53-55
• 4.3 Nb-V鋼55-65
• 4.3.1 熱力學(xué)計(jì)算55-58
• 4.3.2 微合金元素對(duì)熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果的影響58-63
• 4.3.3 微合金元素對(duì)鋼材理論強(qiáng)度的影響63-64
• 4.3.4 V元素的利用率計(jì)算64-65
• 4.4 本章小結(jié)65-67
• 5 微合金鋼碳氮化物動(dòng)力學(xué)計(jì)算67-75
• 5.1 前言67
• 5.2 沉淀相變自由能計(jì)算67-70
• 5.3 碳氮化物的應(yīng)力誘導(dǎo)析出行為研究70-73
• 5.4 本章小結(jié)73-75
• 6 結(jié)論75-77
• 致謝77-79
• 參考文獻(xiàn)79-85
• 附錄85
• A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文85

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