Cu在鋼中作為強化元素,不需要依賴碳、氮元素即可引起強化,對于先進高強鋼的發(fā)展具有極好的潛能,因此,其在高強低合金鋼的應用受到了廣泛關注。由于含銅高強低合金鋼具有高強韌性、良好的可焊性和耐蝕性,被廣泛應用于造船業(yè)、海洋工程設備、汽車工業(yè)、建筑鋼、重型工程結構、高壓運輸管道、以及橋梁,高壓容器和石油工業(yè)。含銅鋼在時效過程中的納米富Cu相沉淀是引起強化效果的主要因素,其中,合金元素的添加對富Cu亞穩(wěn)相的析出具有重要作用,因此,探究其對時效過程中的影響,對于含銅高強鋼的開發(fā)與應用具有重要理論與實際意義。本文利用真空感應爐冶煉優(yōu)選了兩種成分的含銅鋼,通過固溶和時效工藝,借助維氏硬度計完成了硬度測試,采用金相顯微鏡、場發(fā)射掃描電鏡和高分辨透射電鏡,對固溶與時效過程中實驗鋼的微觀組織,析出物形貌、結構、分布等進行分析,探究了時效過程中顯微組織和析出相演變過程。運用第一性原理計算了Cu與Ni、Al之間的結合能,結合富Cu相統(tǒng)計數(shù)據(jù)探究了Ni、Al共添加對析出動力學的影響機理。利用XRD Rietveld結構精修分析了時效過程中基體的晶格參數(shù)變化,結合WH方法計算了位錯密度的演變規(guī)律,在此基礎上,探究... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古科技大學內(nèi)蒙古自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

普通碳素鋼和HSLA鋼的應力應變曲線示意圖[4]

內(nèi)蒙古科技大學碩士學位論文--7--去與基體的共格性。在這個轉變過程中，由彈性應變能引起的沉淀顆粒形貌的變化是含銅鋼研究的重點之一。圖1.2bcc→9R→fcc的析出貫序機理示意圖[23]1.4銅析出強化鋼強化機制Cu在鋼中因時效而彌散析出導致鋼的強化效果，尤其當鋼中的銅的質(zhì)量分數(shù)高于1wt.%Cu時會造成明顯的強化。鋼中納米富Cu析出相細小，一般在幾納米到幾十納米之間，而且在時效析出過程中，析出相的析出貫序比較復雜，除最開始形成的bcc結構的偏聚區(qū)和最終的平衡態(tài)ε-Cu相外，還會出現(xiàn)具有9R和3R結構的亞穩(wěn)相，與時效強化相對應的析出相類型尚未形成統(tǒng)一的認識。研究表明，Cu析出相的形貌、尺寸、分布及與基體的共格程度對鋼的力學性能有重要影響，不同類型的析出相對應著不同的強韌化作用[24~26]。目前，許多研究者利用場離子顯微鏡(FIM)，高分辨透射電鏡(HRTEM)，X射線吸收技術如EXAFS和XANES，三維原子探針(3DAP)等對Fe-Cu系合金析出相類型展開了大量研究工作。一般認為，ε-Cu相的析出是造成強化的原因。Goodman等[27]研究認為，時效峰處的析出強化是由含銅50at.%的析出顆粒所致，其析出強化效果遠高于ε-Cu相。Maruyama等[28]則認為析出過程的主要強化相并非-Cu，而是與Fe基體具有共格關系的Cu偏聚區(qū)。Mao等[29]的觀察結果表明，F(xiàn)e-Cu合金中Cu析出相在bcc結構轉變?yōu)閒cc穩(wěn)定結構中間還會出現(xiàn)類B2結構。類B2結構的析出相的形貌隨時效時間增長由等軸狀變?yōu)闄E球狀，在較長時效時間范圍內(nèi)保

內(nèi)蒙古科技大學碩士學位論文--17--將鑄坯鍛造并進行表面處理之后，在1200℃的氬氣氣氛保護下進行均勻化處理，隨后鋼錠進行鍛造成尺寸為30mm厚，80mm寬的長方體鍛坯，鍛造工藝為：在1025℃保溫3小時后進行鍛造，終鍛溫度850℃，鍛后空冷。根據(jù)Fe-Cu二元合金相圖[55]，如圖2.1所示，以此為依據(jù)進行了如下工藝設計。圖2.1Fe-Cu二元合金相圖[55]將鍛后試樣加熱至900℃保溫30分鐘，以保證良好的固溶效果。然后在500℃進行時效處理，時效時間分別選擇5、15、30、60、120、480分鐘，以探究不同時效時間對銅析出反應的影響。固溶和時效工藝如圖2.2所示。（2）硬度測試將軋制后水冷和時效后的試樣在HVS-50數(shù)顯維氏硬度計上進行硬度測試，每個樣品至少測試9個點取平均值。實驗載荷30kg，加載停留時間10s。（3）顯微組織觀察取10×10×10mm的試樣，經(jīng)砂紙磨制與拋光后，采用4%的硝酸酒精溶液浸蝕，在金相顯微鏡和場發(fā)射掃描電子顯微鏡下觀察顯微組織。（4）析出相觀察

【參考文獻】：
期刊論文
[1]高強度低合金鋼（HSLA）的研究進展[J]. 張中武.  中國材料進展. 2016(02)
[2]低合金鋼在中國的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J]. 翁宇慶,楊才福,尚成嘉.  鋼鐵. 2011(09)
[3]含銅高純凈鋼時效過程中銅偏聚區(qū)的演變[J]. 王海燕,安治國,任慧平,劉宗昌,王玉峰.  材料熱處理學報. 2007(06)
[4]微合金鋼的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 侯晶,王飛,趙國英,牛建平.  材料導報. 2007(06)
[5]結構鋼中含銅析出相的時效強化作用[J]. 毛衛(wèi)民,任慧平,余永寧.  材料熱處理學報. 2004(02)
[6]微觀應變測定原理及應用[J]. 何荔,叢秋滋.  分析測試技術與儀器. 1998(01)
[7]X射線粉末衍射的新起點—Rietveld全譜擬合[J]. 馬禮敦.  物理學進展. 1996(02)

碩士論文
[1]1:3型鎵基稀土過渡族化合物的制備及其磁性能的研究[D]. 梅簡.華北電力大學 2013



本文編號：3442295