發(fā)布時間：2020-03-19 17:17

【摘要】：低合金高強度鋼使用已逾百年,隨著社會的發(fā)展,終端用戶對低合金高強度鋼力學性能的要求越來越高,低溫環(huán)境用鋼即其一重要體現(xiàn)。通過氧化物冶金獲得合適的第二相粒子改善力學性能成為低合金高強度鋼開發(fā)與研究的重要工程問題。本文為明確探究Zr脫氧工藝對低合金高強度鋼力學性能的影響,采用某鋼廠試制的第一批試板A鋼(Zr脫氧處理)和B鋼(傳統(tǒng)Al脫氧處理)。進一步地,為探究Ti、Zr微合金化對低合金高強度鋼力學性能的影響,采用某鋼廠試制的第二批試板C鋼(Ti、Zr復合包芯線)和D鋼(普通商用Si-Ca線)。同時,為探究低溫軋制工藝對低合金高強度鋼力學性能的影響,采用某鋼廠試制的第三批試板E鋼(常規(guī)工藝軋制)和F鋼(低溫軋制)。實驗結果表明:對于第一批試板,二者抗拉強度接近,采用Zr脫氧處理的A鋼的屈強比為約為0.80而B鋼(常規(guī)Al脫氧處理)約為0.89,同時A鋼有更優(yōu)異的延展性、更穩(wěn)定的抗拉強度及更好的低溫韌性,B鋼在拉伸性能上表現(xiàn)出明顯的各向異性。A鋼垂直軋向的平均延伸率為25.5±0.5%,平行軋向的平均延伸率為26.8±0.4%,而B鋼垂直軋向的平均延伸率為22.0±0.5%,平行軋向的平均延伸率為23.6±0.5%。由此可見,A鋼的平均延伸率明顯比B鋼的優(yōu)且穩(wěn)定性好。A鋼板厚方向-80℃下的沖擊吸收功為223±70J(TD)、180±95J(LD),而B鋼板厚方向-80℃下的沖擊吸收功為153±68J(TD)、132±77J(LD)。很明顯A鋼的低溫韌性優(yōu)于B鋼且更為穩(wěn)定。對于第二批試板,采用Ti、Zr微合金化的C鋼的強度略高于采用常規(guī)工藝的D鋼,且性能更為穩(wěn)定,其中屈服強度C鋼為380MPa±10MPa,D鋼為355MPa±15MPa,抗拉強度C鋼為520MPa±15MPa,D鋼為480MPa±30MPa,C鋼的延伸率及斷面收縮率都優(yōu)于D鋼,C鋼的低溫沖擊韌性也優(yōu)于D鋼。對于第三批試板,二者抗拉強度都為600MPa級別,采用低溫軋制F鋼的低溫韌性明顯優(yōu)于采用常規(guī)軋制的E鋼,且性能更為穩(wěn)定,其中F鋼板厚方向-100℃下的沖擊吸收功為153±54J,而E鋼板厚方向-100℃下的沖擊吸收功為73±43J。對于第一批試板,A鋼中的不潔凈度(O+N+S=118ppm)及單位面積夾雜物數(shù)量(83.7個/mm~2)高于B鋼(82ppm,78.8個/mm~2),但是對力學性能起決定性作用的大于8μm的粗夾雜密度為0.8個/mm~2,且主要為各向異性弱的球形復合氧化物夾雜(xZrO_2-yCaO-zAl_2O_3),而B鋼中粗夾雜物密度為1.1個/mm~2,且主要為各向異性明顯的長條狀MnS、粗TiN、串狀xCaO-yAl_2O_3夾雜。夾雜物類別與數(shù)量的差別決定了兩種鋼力學性能的優(yōu)劣。對于第二批試板,C鋼中夾雜物明顯球化,同時較D鋼更為細小,且更為均勻地分布于鋼基體中,鑄坯中心偏析的情況有所改善,最終獲得的力學性能有所提升且趨于穩(wěn)定。對于第三批試板,F鋼中的組織主要為針狀鐵素體,而E鋼主要為珠光體+鐵素體,而且F鋼中不同厚度處晶粒大小分布更均勻并且較E鋼更為細小。由于ZrO_2與MnS點陣常數(shù)相似,細小的ZrO_2可以作為良好的形核質點促進MnS析出,并球化長條狀MnS及串狀xCaO-yAl_2O_3夾雜。同時試板中含有Nb元素,細小的Zr O_2也可作為形核質點促進Nb的碳氮化物析出,鋼基體中形成的細小氧化物及析出的Nb碳氮化物可以作為第二相粒子釘扎晶界,同時起到細化晶粒的作用。在今后的生產中,為了提高鋼材的力學性能,可通過Zr脫氧技術、Ti、Zr微合金化技術球化和細化鋼基體中長條狀的MnS,粗TiN及串狀氧化物等有害夾雜物,達到降低各向異性夾雜數(shù)量的目的。同時可以通過添加適量的Nb,獲得碳氮化物釘扎晶界達到細化晶粒的目的,還可通過低溫軋制工藝細化晶粒,提高力學性能。
【學位授予單位】：武漢科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG142.1;TF76;TG335

【參考文獻】

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1 劉斌;王孟;王立新;;抗拉強度550 MPa級熱軋含鈮微合金鋼的組織特征與應用性能分析[J];武鋼技術;2016年03期

2 Chuan-feng MENG;Yi-de WANG;Ying-hui WEI;Bin-qing SHI;Tian-xie CUI;Yu-tian WANG;;Strengthening Mechanisms for Ti-and Nb-Ti-micro-alloyed High-strength Steels[J];Journal of Iron and Steel Research(International);2016年04期

3 薛鋼;;基于應力第一不變量I_1的斷裂準則假設[J];材料開發(fā)與應用;2014年06期

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5 宮旭輝;薛鋼;徐科;王任甫;;船體鋼止裂溫度與無塑性轉變溫度相關性分析[J];材料開發(fā)與應用;2014年02期

6 Feng CHAI;Hang SU;Cai-fu YANG;Dong-mei XUE;;Nucleation Behavior Analysis of Intragranular Acicular Ferrite in a Ti-killed C-Mn Steel[J];Journal of Iron and Steel Research(International);2014年03期

7 薛鋼;宮旭輝;徐科;王任甫;;船體鋼止裂性能表征參量止裂溫度和止裂韌性的對比分析[J];材料開發(fā)與應用;2014年01期

8 馮銳;李勝利;李貞順;敖青;;Nb-V-Ti微合金鋼復合析出相的特征[J];材料熱處理學報;2013年02期

9 魏然;吳開明;王紅鴻;姚永寬;王道遠;孟令東;;Zr-Ti復合脫氧對低合金高強度鋼CGHAZ組織和韌性的影響[J];焊接學報;2012年10期

10 盧偉煜;吳開明;王紅鴻;雷玄威;尹雨群;姚永寬;王道遠;;Zr-Ti復合微合金化高強高韌結構鋼的焊接性[J];焊接學報;2012年08期

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本文編號：2590471