鈮作為鋼中最典型的微合金化元素之一,可顯著改善高碳鋼的組織和性能。但是關于鈮對高碳鋼組織影響的研究還不深入,鈮在高碳鋼中的存在形式也不明確。因此對鈮對高碳鋼的應用設計了碳含量為0.86%不含鈮和碳含量為0.86%鈮含量為0.04%的兩種鋼作為研究對象,通過正火熱處理和退火熱處理實驗,采用金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡觀察高碳鋼的先共析滲碳體和球化滲碳體組織,研究鈮對珠光體相變的影響規(guī)律和鈮對傳統(tǒng)退火工藝下滲碳體的影響,探究出鈮對高碳鋼組織的影響。并通過電子探針等分析測試方法,探究出鈮在高碳鋼中的存在形式及其規(guī)律,揭示出鈮的偏聚和對珠光體片層間距影響的原因。本文還通過第一性原理計算,利用Materials Studio軟件,從理論層面計算出鈮在高碳鋼奧氏體和高溫滲碳體中的分配焓,探究鈮的存在形式。通過實驗與理論的結(jié)合,探尋鈮在高碳鋼中的存在狀態(tài)及其對奧氏體的影響。針對含鈮鋼和不含鈮鋼的正火態(tài)組織進行金相和掃描電鏡觀察,發(fā)現(xiàn)不含鈮鋼的金相組織出現(xiàn)少量的先共析滲碳體,而含鈮鋼則不會出現(xiàn)。通過XRD衍射分析發(fā)現(xiàn),由于加入0.04%的鈮,由過共析鋼變?yōu)榱藖喒参鲣?使共析點向右移動,原來的二次滲碳體組...

【文章來源】： 昆明理工大學云南省

【文章頁數(shù)】：93 頁

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 高碳鋼的發(fā)展歷程
    1.3 合金元素在高碳鋼中的作用
        1.3.1 常用微合金元素在高碳鋼中的應用
        1.3.2 鈮在高碳鋼中的作用
    1.4 鈮的加入對高碳鋼顯微組織和性能的影響
        1.4.1 鈮對高碳鋼珠光體的影響規(guī)律
        1.4.2 鈮對高碳鋼滲碳體的影響規(guī)律
    1.5 元素在鋼中偏聚行為的研究現(xiàn)狀
        1.5.1 偏聚的分類
        1.5.2 影響偏聚的因素
        1.5.3 元素偏聚現(xiàn)象的表征手段
        1.5.4 鈮在高碳鋼中的偏聚
    1.6 第一性原理在鋼鐵材料研究中的應用
    1.7 本課題的研究背景及意義
    1.8 本文主要研究內(nèi)容
第二章 實驗材料及研究方法
    2.1 技術(shù)路線
    2.2 實驗材料
    2.3 熱處理實驗及方法
        2.3.1 鈮在高碳鋼中的固溶與原始奧氏體晶粒觀察
        2.3.2 正火熱處理工藝
        2.3.3 鈮在正火態(tài)下存在形式的觀察
        2.3.4 鈮在高溫奧氏體相中的存在形式觀察
        2.3.5 退火熱處理工藝
    2.4 分析測試方法
        2.4.1 顯微組織觀察（OM）
        2.4.2 X射線衍射儀分析（XRD）
        2.4.3 掃描電子顯微鏡分析（SEM）
        2.4.4 電子探針分析（EPMA）
    2.5 硬度測試
    2.6 第一性原理方法簡介
        2.6.1 第一性原理方法
        2.6.2 密度泛函數(shù)理論
        2.6.3 Materials Studio軟件及應用模塊簡介
第三章 鈮和加熱溫度對高碳鋼正火態(tài)組織的影響
    3.1 鈮對高碳鋼正火態(tài)組織和硬度的影響
        3.1.1 高碳鋼中物相的確定
        3.1.2 正火態(tài)顯微硬度
    3.2 加熱溫度對試驗鋼組織的影響
        3.2.1 正火溫度對原始奧氏體相晶粒的影響
        3.2.2 正火溫度對鈮微合金化鋼組織的影響
    3.3 正火溫度對鈮的存在形式的影響
        3.3.1 鈮在高碳鋼中的定性分析
        3.3.2 全固溶溫度下鈮的存在形式
        3.3.3 鈮在高溫奧氏體相中存在形式的研究
        3.3.4 鈮在正火態(tài)下存在形式的研究
    3.4 討論與分析
        3.4.1 鈮對共析點的影響
        3.4.2 鈮對高溫奧氏體相晶粒的影響
        3.4.3 加熱溫度對含鈮鋼正火態(tài)組織的影響
        3.4.4 鈮在高溫奧氏體相向正火態(tài)常溫相轉(zhuǎn)變時的存在變化
        3.4.5 鈮對珠光體片層間距的影響
    3.5 本章小結(jié)
第四章 鈮對高碳鋼退火態(tài)組織的影響
    4.1 鈮對高碳鋼退火態(tài)下滲碳體形貌的影響規(guī)律
        4.1.1 鈮對傳統(tǒng)退火工藝的實驗結(jié)果分析
        4.1.2 退火態(tài)下微觀組織分析
    4.2 退火組織的能譜分析
    4.3 含鈮鋼最佳球化滲碳體的研究
    4.4 退火態(tài)顯微硬度
    4.5 分析與討論
        4.5.1 鈮對退火組織的影響
        4.5.2 溫度對球化滲碳體的影響規(guī)律
        4.5.3 保溫時間對含鈮鋼滲碳體組織的影響
    4.6 本章小結(jié)
第五章 鈮在高碳鋼中分配行為的第一性原理研究
    5.1 計算模型與方法
        5.1.1 計算方法
        5.1.2 模型的建立與優(yōu)化
    5.2 鈮原子在γ-Fe和 Fe₃C晶胞模型中的分析
        5.2.1 Nb原子在γ-Fe（C）和Fe₃C中的占位分析
        5.2.2 Nb在 γ-Fe和 Fe₃C中的分配行為研究
    5.3 Mulliken電荷布居數(shù)
    5.4 重疊聚居數(shù)
    5.5 態(tài)密度分析
    5.6 差分電荷密度分析
    5.7 討論
    5.8 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻
附錄A 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文情況


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3555172