【摘要】：隨著航空航天、國防、能源等國民經(jīng)濟建設(shè)和重大高新技術(shù)領(lǐng)域?qū)Τ邚姸蠕撔枨蟮牟粩嗵岣?兼具高韌性、優(yōu)異的焊接性能和抗高速沖擊能力于一體的超高強度鋼成為鋼鐵發(fā)展方向。本文以此為目標,開發(fā)了新型2200MPa級高強韌低合金鋼,取得重要研究成果如下:1.成功設(shè)計并制備出30Cr2NiSi2Mn2Mo新型低合金超高強度鋼,抗拉強度高達2200MPa,延伸率8.4%,斷面收縮率34%,-40℃沖擊功13J,實現(xiàn)了超高強度與韌性的優(yōu)異結(jié)合與跨越提升。成本與2000MPa級低合金鋼相當,低于2000MPa級馬氏體時效鋼和二次硬化鋼。2.系統(tǒng)研究了奧氏體化溫度和回火溫度對新型低合金超高強度鋼30CrNiSi2Mn2Mo組織與力學(xué)性能的影響。奧氏體化溫度升高,30CrNiSi2Mn2Mo鋼的強度和硬度先升高后降低,低溫沖擊韌性持續(xù)增加;回火溫度升高,強度和硬度下降,低溫沖擊韌性在300℃～400℃C回火溫度區(qū)間驟然下降,出現(xiàn)馬氏體回火脆性。最佳熱處理工藝為920℃ X lh+油淬+200℃ ×2h+空冷。3.研制的新型低合金超高強度鋼30Cr2NiSi2Mn2Mo具有優(yōu)異的焊接性能。熱處理后焊縫強度高達2100MPa。4.研制的新型低合金超高強度鋼30Cr2NiSi2Mn2Mo具有優(yōu)異的抗高速沖擊防護性能,優(yōu)于代表國際領(lǐng)先水平的法國高硬度裝甲鋼MARS 240。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG142.33
【圖文】：

助推器、高壓容器、防彈鋼板以及高壓容器等領(lǐng)域Ｗ。逡逑超高強度鋼按合金含量分為低合金超高強度鋼、中合金超高強度鋼和高合金超高逡逑強度鋼（馬氏體時效鋼和沉淀硬化不銹鋼等［３＿６］）三類，如圖１．２所示。但隨著社會的發(fā)逡逑展，新型先進超高強度鋼也應(yīng)運而生，為超高強度鋼的發(fā)展提供了方向。逡逑邐邋ｏ邋Ｎａｎｏｂａｉｎｉｔｅ邋Ｓｔｅｅｌ逡逑４０邐＾＇邐ｏ邋Ｍａｒａｇｉｎｇ邋Ｓｔｅｅｌ逡逑３５邋—邐ｉｆｌｔｏ＇．、逡逑ｏ邋Ｍａｒｔｅｎｓｉｔｉｃ邋Ｓｔｅｅｌ逡逑＾邋３０邋—邐？邐0邋ＴＲＩＰ邋Ｓｔｅｅｌ逡逑＾邐＃邐ｘ邐0邋Ｑ＆Ｐ邋Ｓｔｅｅｌ逡逑■２邋２５邋—邐＃邐＃邋0邋０邋．邐ｏ邋Ｎａｎｏｔｗｉｎｎｅｄ邋Ｓｔｅｅｌ逡逑｜２0＿邋０邐ｉ邋＼邋ｎｅｅｄｔｏｂｅｄｅｓ．ｇｎｅｄ邋0邋Ｍａｒａｇｉｎｇ－ＴＲＩＰ邋Ｓｔｅｅｌ逡逑＼邐＾0邋Ｈｉｙ．邋Ｓｐｅｃｉｆ邋ｃ邋Ｓｔｃ邋■邋ｙｒｉ邋ＳｔＧｃ邋ｌ逡逑Ｅ邋１５邋－邐00邐？邋Ｈｉｇｈ邋Ｅｎｔｒｏｐｙ邋Ａｌｌｏｙ逡逑Ｓ邐．邋°邋ｆ邋Ｐ邋0邋＼邐Ａ邐？邋Ｎａｎｏｔｒｕｃｔｕｒｅｄ邋Ｌａｍｅｌｌａ邋Ｔｉ逡逑５＿邐－＾ｓｔｅｎ逡逑０邋Ｈ邋｜邋ｉ邐｜—＂邋ｉ邋｜邋ｉ邋｜邋ｉ邋｜邐？邋Ｎａｎｏｔｒｕｃｔｕｒｅｄ邋Ｍｏ邋Ａｌｌｏｙ逡逑５００邐１０００邐１５００邐２０００邐２５００邐？邋Ｎａｎｏｔｒｕｃｔｕｒｅｄ邋Ｃｏ邋Ａｌｌｏｙ逡逑Ｙｉｅｌｄ邋Ｓｔｒｅｎｇｔｈ邋（ＭＰａ）逡逑圖１．２鋼的分類ｍ逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｓｔｅｅｌｓ邋［７］逡逑１．２．１低、中合金超高強度鋼逡逑低合金超高強度鋼的合金元素總量不超過５％

２２００ＭＰａ級低合金鋼設(shè)計制備與性能研宄逡逑料截然相反。材料分層或者開裂會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的各向異性，晶粒和第二相沿著乳制方向逡逑調(diào)整，在具有超細、長鐵素體晶粒（圖１．３所示）的ｂＣＣ超高強度鋼中發(fā)現(xiàn)梞性與溫度呈逡逑反比例現(xiàn)象。在納米碳化物增強的超細長鐵素體晶粒中，沿彳１００丨解理面分裂造成分逡逑層現(xiàn)象阻礙裂紋分支的形成，從而實現(xiàn)韌性的改善。當溫度處于６０°Ｃ￣－６（ＴＣ，鋼的屈逡逑服強度增大，韌性提高。該低合金超高強度鋼在－２００°Ｃ的屈服強度仍高達２２００ＭＰａ，逡逑延伸率＞１０％，斷面收縮率＞３５％。因此，組織結(jié)構(gòu)設(shè)計也是設(shè)計新型超高強度鋼的逡逑新方法。逡逑ｍ邋，Ａ逡逑氣邋１逡逑＊邐ＡＪ逡逑＿邋ＷＲＤ邐，邐＂邋ｌＯＯｎｒｎ邋00Ｔ邋．榞巧邋１逡逑圖１．３低合金鋼５０（ＴＣ回火后超細場的鐵素體晶粒及第二相．（ａ）ＥＢＳＤ質(zhì)量圖；（ｂ）納米尺度碳化物逡逑在基體中析出的ＴＥＭ圖；（ｃ）沿軋制方向的反極圖［３８］逡逑Ｆｉｇ．邋１．３邋Ｕｌｔｒａｆｉｎｅ邋ｅｌｏｎｇａｔｅｄ邋ｆｅｒｒｉｔｅ邋ｇｒａｉｎ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ邋ｉｎ邋ｌｏｗ邋ａｌｌｏｙ邋ｓｔｅｅｌ邋ｔｅｍｐｅｒｅｄ邋ａｔ邋５００°Ｃ．邋（ａ）逡逑Ｉｍａｇｅ－ｑｕａｌｉｔｙ邋ｍａｐ邋ｔｈａｔ邋ｗａｓ邋ｔａｋｅｎ邋ｂｙ邋ＥＢＳＤ；邋（ｂ）邋ＴＥＭ邋ｓｈｏｗｉｎｇ邋ｔｈｅ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｎａｎｏｍｅｔｅｒ－ｓｉｚｅｄ逡逑ｃａｒｂｉｄｅｓ邋ｗｉｔｈｉｎ邋ｔｈｅ邋ｅｌｏｎｇａｔｅｄ邋ｇｒａｉｎ邋ｍａｔｒｉｘ；邋（ｃ）邋Ｉｎｖｅｒｓｅｐｏｌｅ邋ｆｉｇｕｒｅ邋ｆｏｒ邋ｔｈｅ逡逑２00９年

非常低的晶格錯配度以及高的異相界面能量。在強度增加的同時，并沒有犧牲塑性。逡逑低錯配度（０．０３±０．０４％）降低了析出相的形核障礙，使得具有高密度（１０２４ｍ，及小尺寸逡逑（２．７±０．２ｎｍ）的納米相（圖１．６）更加穩(wěn)定。而環(huán)繞在析出相周圍的最小彈性錯配應(yīng)變并逡逑沒有對位錯的交互作用產(chǎn)生過多的影響，但是卻可以顯著的增加強度。逡逑ｍｍ逡逑ｂ邐ｄ邐＿逡逑圖１．６邋Ｂ２相析出物高分辨的ＨＡＡＤＦ邋ＳＴＥＭ圖像和ＡＰＴ三維重構(gòu)數(shù)據(jù)．（ａ）＜００］＞方向的有序逡逑Ｂ２相以及快速傅里葉變換圖像；（ｂ）周期原子序列；（（：）＜１丨０＞方向的原子圖像及快速傅里葉變換圖逡逑像；（ｄ）快速傅里葉變換圖像的薄片［４１］逡逑Ｆｉｇ．邋１．６邋Ｈｉｇｈ－ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ邋ＨＡＡＤＦ邋ＳＴＥＭ邋ｉｍａｇｅｓ邋ａｎｄ邋ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ邋ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ａｎ邋ＡＰＴ邋ｄａｔａｓｅｔ逡逑ｃｏｎｆｉｎｎｉｎｇ邋ｔｈｅ邋Ｂ２邋ｎａｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｓ邋ｗｉｔｈ邋ｆｕｌｌ邋ｌａｔｔｉｃｅ邋ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ，邋（ａ）邋ＳＴＥＭ邋ｉｍａｇｅ邋ｔａｋｅｎ邋ｆｒｏｍ逡逑（００１）邋ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ邋ｒｅｖｅａｌｉｎｇ邋Ｂ２邋ｏｒｄｅｒｉｎｇ，邋ａｌｏｎｇ邋ｗｉｔｈ邋ｔｈｅ邋ｉｎｓｅｔ邋ｓｈｏｗｉｎｇ邋ｔｈｅ邋ＦＦＴ邋（ｆａｓｔ邋Ｆｏｕｒｉｅｒ邋ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）逡逑ｐａｔｔｅｒｎｓ；邋（ｂ）邋Ｃｌｏｓｅ－ｕｐ邋ｉｍａｇｅ邋ｏｆ邋ａ邋ｓｈｏｗｉｎｇ邋ｔｈｅ邋ｐｅｒｉｏｄｉｃ邋ａｔｏｍｉｃ邋ｃｏｌｕｍｎｓ；邋（ｃ）邋Ａｔｏｍｉｃ邋ｉｍａｇｅ邋ｔａｋｅｎ邋ｆｒｏｍ逡逑（１１０）

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 孫進;;超高強度鋼:向高性能、低成本方向發(fā)展[J];萊鋼科技;2007年02期

2 劉豐剛;林鑫;陳靜;宋夢華;韓一帆;;激光修復(fù)300M超高強度鋼沖擊韌性及斷裂機理[J];應(yīng)用激光;2016年06期

3 薄鑫濤;;航空超高強度鋼[J];熱處理;2015年06期

4 祝衛(wèi)紅;魚增學(xué);;某超高強度鋼零件小孔擠壓強化工藝研究[J];新技術(shù)新工藝;2016年09期

5 陳孝文;李仁仆;張程;趙健;張德芬;唐瑜;譚蓋;;新型建筑用25CrMoNiVNbTi超高強度鋼的室溫性能評價[J];材料導(dǎo)報;2016年S1期

6 趙振業(yè);李志;;超高強度鋼——宇航材料中的“大力士”[J];知識就是力量;2017年05期

7 杜鋒;;日本成功開發(fā)細晶超高強度鋼[J];上海金屬;2008年02期

8 金建軍，古寶珠，鐘平，王紅濤;16NiCo超高強度鋼回火酸浸蝕檢查[J];材料工程;1995年01期

9 高文，肖衛(wèi)林，古寶珠;超高強度鋼15Cr2Ni10MoCo14回火組織的研究[J];特殊鋼;1995年02期

10 姚枚;張瑞平;周玉;黃正;;低溫對超高強度鋼斷裂行為的影響[J];金屬科學(xué)與工藝;1985年01期

相關(guān)會議論文 前10條

1 趙振業(yè);;關(guān)于超高強度鋼研究與設(shè)計的最新進展[A];2009中國功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集[C];2009年

2 張紅斌;王黎云;劉永新;;超高強度鋼的進展[A];新世紀 新機遇 新挑戰(zhàn)——知識創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展（上冊）[C];2001年

3 劉曉菊;邵芬;楊梅;杜雪卉;趙志明;;超高強度鋼斷裂韌性測試研究[A];陜西省機械工程學(xué)會理化檢驗分會第九屆年會論文集[C];2013年

4 王習(xí)術(shù);梁鋒;;夾雜物對超高強度鋼長壽命疲勞斷裂的影響[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2005論文摘要集（下）[C];2005年

5 蘇靜;郭偉國;曾志銀;邵小軍;;超高強度鋼18Ni250塑性流動特征及其本構(gòu)關(guān)系[A];第十屆全國沖擊動力學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2011年

6 張興文;;300M超高強度鋼環(huán)保型鋅鎳合金電鍍耐蝕性研究[A];節(jié)能環(huán)保 和諧發(fā)展——2007中國科協(xié)年會論文集（一）[C];2007年

7 辛星;褚武揚;喬利杰;;超高強度鋼氫脆安全性評價[A];經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變與自主創(chuàng)新——第十二屆中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會年會（第二卷）[C];2010年

8 王冬梅;;3J33材料防銹研究[A];科技、工程與經(jīng)濟社會協(xié)調(diào)發(fā)展——中國科協(xié)第五屆青年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2004年

9 吳成蕓;;超高強度鋼表面微觀結(jié)構(gòu)缺陷的無損檢測技術(shù)研究[A];2006年西南地區(qū)第九屆NDT學(xué)術(shù)年會暨2006年全國射線檢測新技術(shù)研討會論文集[C];2006年

10 鐘平;;A-100超高強度鋼的組織與性能[A];2001中國鋼鐵年會論文集（下卷）[C];2001年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 賀亮;一塊布與一塊鋼中的武漢制造[N];長江日報;2017年

2 本報記者 焦靜波;航空超高強度鋼應(yīng)當?shù)玫礁嘀匾昜N];中國航空報;2014年

3 田欣　郝曉麗;開拓創(chuàng)新 壯心不已[N];科技日報;2009年

4 ;日本成功開發(fā)超高強度鋼[N];世界金屬導(dǎo)報;2007年

5 張譯中;瑞典鋼鐵公司開發(fā)出新一代超高強度鋼[N];中國冶金報;2007年

6 ;超高強度鋼新技術(shù)與方向[N];中國冶金報;2002年

7 沈福元;國內(nèi)生產(chǎn)出機械工程用超高強度鋼[N];世界金屬導(dǎo)報;2006年

8 Eng Kazuhiro Seto 譯 蘇鴻英;超高強度鋼助力汽車車體減重[N];中國冶金報;2012年

9 趙傳玉;成功研制人造地球衛(wèi)星用超高強度鋼[N];中國冶金報;2009年

10 唐佩綿;含V和含V-Nb超高強度鋼的組織和力學(xué)性能研究[N];世界金屬導(dǎo)報;2018年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前8條

1 馮亞亞;2200MPa級低合金鋼設(shè)計制備與性能研究[D];南京理工大學(xué);2018年

2 吳迪;鎢鉬復(fù)合二次硬化超高強度鋼析出相及熱變形行為研究[D];燕山大學(xué);2016年

3 路妍;新型超高強度鋼的合金優(yōu)化及其組織性能研究[D];昆明理工大學(xué);2011年

4 周士猛;新型超高強度鋼設(shè)計、力學(xué)行為及微結(jié)構(gòu)分析[D];北京理工大學(xué);2016年

5 郭亮亮;板坯連鑄動態(tài)二冷與輕壓下建模及控制的研究[D];大連理工大學(xué);2009年

6 鄒吉權(quán);超高強度鋼及其焊接接頭的斷裂行為研究[D];天津大學(xué);2009年

7 黃始全;超高強度鋼整體模鍛全過程微觀組織演化及數(shù)字化表征[D];中南大學(xué);2013年

8 蔣雖合;Fe-Ni-Al基超強鋼的納米析出行為和強韌化機制研究[D];北京科技大學(xué);2018年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 劉路;GE1014超高強度鋼組織性能調(diào)控的研究[D];昆明理工大學(xué);2018年

2 沈玉含;超高強度鋼車身構(gòu)件熱沖壓成形與相變機理研究[D];武漢理工大學(xué);2017年

3 任書杰;A100超高強度鋼的等溫壓縮行為及工藝參數(shù)優(yōu)化[D];南昌航空大學(xué);2018年

4 白忠來;G31、G50超高強度鋼的組織演變及其對力學(xué)性能的影響[D];昆明理工大學(xué);2017年

5 厲鵬;超高強度鋼的電弧復(fù)合成形工藝基礎(chǔ)研究[D];華中科技大學(xué);2016年

6 梁鋒;夾雜物對超高強度鋼微觀破壞機制的研究[D];清華大學(xué);2006年

7 張校雷;40CrNi2Si2MoVA超高強度鋼高速銑削機理研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2016年

8 馮士杰;中錳超高強度鋼熱浸鍍鋅可鍍性研究[D];昆明理工大學(xué);2014年

9 王崇勛;300M超高強度鋼銑削過程仿真及實驗研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2013年

10 朱鵬霄;一種超高強度鋼的微觀組織及對其力學(xué)性能的影響[D];東北大學(xué);2013年

本文編號：2756043