本文關(guān)鍵詞：微量Ce對低碳高錳鋼顯微組織和力學(xué)性能的影響

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【摘要】：低碳高錳鋼材強度高,低溫沖擊韌性良好,焊接性能優(yōu)異,廣泛地應(yīng)用于造船、工程機械零件、橋梁、采油平臺等領(lǐng)域。隨著微合金化技術(shù)和控扎控冷(TMCP)技術(shù)的發(fā)展,國內(nèi)外普遍采用微合金化和TMCP技術(shù)生產(chǎn)低碳高錳鋼材。但是,TMCP不能無限制控制壓下量和冷卻速度,其細(xì)晶化只能局限于某一范圍。在鋼中加入微合金化元素,雖可用細(xì)晶強化和沉淀強化改善低碳高錳鋼材性能,但卻會增加其生產(chǎn)成本。過量添加微合金元素將增加鋼材碳當(dāng)量,惡化其焊接性能和沖擊韌性。為此,本文以低碳高錳鋼為研究對象,用中頻真空感應(yīng)爐制備四組不同[Ce]含量的試樣,研究微量Ce對低碳高錳鋼顯微組織和力學(xué)性能的影響。其研究方法和內(nèi)容包括:(1)用真空感應(yīng)爐制備四組不同[Ce]含量的低碳高錳鋼試樣,進行化學(xué)成分檢測,結(jié)合現(xiàn)代冶金理論,分析、探討微量Ce凈化鋼液的機理;(2)用金相顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、能譜儀(EDS)等手段采集實驗數(shù)據(jù),通過熱力學(xué)計算與動力學(xué)分析,描述含Ce亞微米級夾雜物在鋼液精煉過程中的演變機制;(3)用二維晶格錯配度公式,計算不同夾雜物與鋼液初生δ-Fe相的晶格錯配度,定性描述含Ce亞微米級夾雜物細(xì)化顯微組織的機理;(4)用力學(xué)性能實驗采集的實驗數(shù)據(jù),分析、探討微量Ce提高低碳高錳鋼力學(xué)性能的作用機理。在為稀土元素在低碳高錳鋼中的應(yīng)用提供基礎(chǔ)試驗數(shù)據(jù)的同時,對于開發(fā)高強/韌性的低碳高錳鋼材之低成本制造技術(shù)具有重要意義和實用價值。通過試驗研究,本文得出以下結(jié)論:(1)鋼中[Ce]含量由0%增加到0.0025%時,硫含量由0.037%降低到0.014%,氧含量由0.014%降低到0.0064%,說明Ce具有較強的脫硫、脫氧能力。(2)微量Ce可以明顯細(xì)化低碳高錳鋼的顯微組織,當(dāng)鋼中Ce含量由0%增加到0.0025%時,鐵素體晶粒平均尺寸由15.45μm減小到7.18μm,珠光體片層間距由0.25μm減小到0.14μm。(3)鋼液中添加Ce后,大尺寸、有棱角的Al2O3夾雜物與長條狀的MnS夾雜物被改性為小尺寸、類球狀的含Ce夾雜物;生成的含Ce類亞微米級夾雜物可以作為δ-Fe相異質(zhì)形核的有效核心,細(xì)化低碳高錳鋼的顯微組織。(4)隨著鋼中[Ce]含量的增加,低碳高錳鋼的強度、塑性與沖擊韌性均呈現(xiàn)出明顯升高的趨勢,Ce細(xì)化鋼的顯微組織及Ce對夾雜物的改性是提高低碳高錳鋼力學(xué)性能的主要原因。
【關(guān)鍵詞】：低碳高錳鋼 微量Ce 亞微米級夾雜物 顯微組織 力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG142.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 低碳高錳鋼概述11-18
• 1.1.1 低碳高錳鋼的應(yīng)用領(lǐng)域及性能要求11-12
• 1.1.2 低碳高錳鋼的種類12-13
• 1.1.3 低碳高錳鋼的生產(chǎn)工藝特點13-14
• 1.1.4 低碳高錳鋼的發(fā)展趨勢14-15
• 1.1.5 低碳高錳鋼的化學(xué)成分15-18
• 1.2 稀土在鋼中的應(yīng)用18-23
• 1.2.1 稀土元素的性質(zhì)18-19
• 1.2.2 稀土在鋼中的作用19-20
• 1.2.3 鋼中稀土加入方法20-21
• 1.2.4 稀土對鋼組織和性能的影響21-23
• 1.3 本課題研究目的與意義23-24
• 1.4 本課題研究內(nèi)容與技術(shù)路線24-25
• 第二章 實驗方法25-35
• 2.1 試驗材料25-26
• 2.2 實驗主要設(shè)備26-27
• 2.3 試樣制備過程27-32
• 2.3.1 實驗前期準(zhǔn)備27-29
• 2.3.2 熔煉、澆鑄及鍛造29-31
• 2.3.3 制樣31-32
• 2.4 試樣分析、檢測32-35
• 2.4.1 試驗鋼的化學(xué)成分檢測32
• 2.4.2 顯微組織與夾雜物的觀察、表征32
• 2.4.3 力學(xué)性能測試32-35
• 第三章 實驗結(jié)果35-47
• 3.1 微量Ce對鋼液的潔凈化作用35-36
• 3.2 微量Ce對顯微組織的影響36-37
• 3.3 微量Ce對鋼中夾雜物的影響37-41
• 3.3.1 微量Ce對夾雜物數(shù)量、尺寸的影響38-40
• 3.3.2 微量Ce對夾雜物成分、形貌的影響40-41
• 3.4 微量Ce對試驗鋼力學(xué)性能的影響41-47
• 3.4.1 微量Ce對拉伸性能的影響42-44
• 3.4.2 微量Ce對沖擊性能的影響44-47
• 第四章 分析與討論47-65
• 4.1 微量Ce改性夾雜物的的機理分析47-53
• 4.1.1 低碳高錳鋼中夾雜物生成的熱力學(xué)計算47-51
• 4.1.2 低碳高錳鋼中改性夾雜物的動力學(xué)研究51-53
• 4.2 微量Ce實現(xiàn)鋼液潔凈化的作用機理53-57
• 4.2.1 鋼液中[Ce]與[O]的熱力學(xué)平衡計算54-55
• 4.2.2 鋼液中[Ce]與[S]的熱力學(xué)平衡計算55-57
• 4.3 微量Ce細(xì)化顯微組織機理57-61
• 4.3.1 微量Ce細(xì)化鐵素體晶粒尺寸的機理57-60
• 4.3.2 微量Ce細(xì)化珠光體片層間距的機理60-61
• 4.4 微量Ce改善低碳高錳鋼綜合力學(xué)性能的機理61-65
• 4.4.1 微量Ce改善低碳高錳鋼拉伸性能的機理61-64
• 4.4.2 微量Ce改善低碳高錳鋼沖擊性能的機理64-65
• 第五章 結(jié)論65-67
• 附錄67-69
• 參考文獻69-73
• 致謝73-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文75

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