【摘要】： 本研究是在江蘇省高校自然基金項目“微合金鋼組織超細化技術(shù)研究”(項目號04KJA430021)和江蘇大學(xué)大學(xué)生科研立項項目“超細晶粒鋼形變強化析出／相變機理研究”的資助下進行的。旨在探索鋼中MnS型夾雜物以及微合金元素碳氮化物(M(C，N))等納米粒子對晶內(nèi)鐵素體形核的影響規(guī)律，為制備微合金超細晶粒鋼提供理論依據(jù)。 本文以低碳含釩鋼為主要研究對象，利用熱模擬單道次變形與多道次變形的試驗方法以及金相、透射、掃描和圖像分析等手段，系統(tǒng)地研究鋼中V(C，N)的析出行為及其對組織超細化的影響規(guī)律。通過對鋼中納米粒子的精細分析，得出了其相結(jié)構(gòu)及其細晶機理，即：MnS與V(C，N)等納米粒子為晶內(nèi)鐵素體提供形核核心，起到了細化晶粒的顯著作用；低溫大變形(變形溫度≤800℃、變形量≥50％)時的能量導(dǎo)入使得Yg氏體晶界和亞晶界、晶內(nèi)畸變帶、位錯、位錯胞等亞結(jié)構(gòu)大量增加，并使V(C，N)等納米粒子在這些亞結(jié)構(gòu)上強化析出；而納米粒子的別針作用能起到釘扎和穩(wěn)定亞結(jié)構(gòu)的作用，在隨后的變形過程中亞結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)動成為超細鐵素體。研究表明：作為IGF形核核心的V(C，N)納米粒子的理想粒徑為20～50nm。在超細晶鐵素體體積比＞80％，晶粒尺寸＜4μm的試驗鋼中，納米粒子的尺寸皆小于30nm。 鑒于實際生產(chǎn)中的形變強化鐵素體相變(DEFT)軋制過程是多道次的，有必要考察軋制過程中的細晶組織演變規(guī)律及其力學(xué)性能。為此，本文利用前期工作研究成果(江蘇省高校自然基金項目04KJA430021)，研究了在DEFT細晶軋制工藝下的V(C，N)的析出及其對組織細化的影響。分析表明，在合適的工藝下，所獲得的微合金超細晶粒鋼板的晶粒尺寸為1μm，超細鐵素體體積比高達92％，抗拉強度高達750MPa。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TG142.15
【圖文】：

N)復(fù)合粒子圖11作為IGF形核核心的M.S單相粒子和M.S一V(c為復(fù)合粒子形貌及能譜圖FigJ.1MorPhologyandEDSofsingleMnSPa幣cleandco口POundM.SV(C，N)partiele為了得出在超細組織條件下MnS、MnS一V(C，N)復(fù)合粒子對IGF形核的影響作用‘，我們在0.1IV鋼和O.14V鋼的微觀組織中隨機選擇50顆MnS型晶內(nèi)夾雜物進行MnS、MnS一V(C，N)形核率統(tǒng)計和能譜分析，分析結(jié)果見表3.1。表3.10.nv鋼和0.14v鋼中MOs、M.sV(c為粒子上IGF形核率統(tǒng)計Tab呂e.3.lRateofIGFnucleatedonMnSandMnSV(C，哪pa幣cleSino·llVand0.14VsteCIMnSMns形核粒數(shù)MnS一v(C，N)形核粒數(shù)MnSMnS一V(C，N)胭ns一v(C，N)側(cè)ns分析粒數(shù)胭ns一v(C，N)分析粒數(shù)形核率形核率18/3210/1827/3255.6%84.3%從表3.1中可以看出，IGF在Mns一V(C，N)型復(fù)合夾雜粒子上形核率明顯高于在單獨MnS粒子上的形核率。這是因為IGF在兩者表面形核的機理不同，IGF以MnS粒子形核是因為Mn是奧氏體穩(wěn)定元素，在MnS周圍存在貧Mn區(qū)，增大了Y、a的相變驅(qū)動力，從而促進鐵素體在此形核成長為IGF。顯然這種由溶

微合金鋼中除MnS類夾雜物外，還存在著另一類主要夾雜物，即微合金元素的碳氮化物(M(C，喲)，具體到本文試驗鋼，主要是V(C，N)。如前所述，這些粒子對微合金鋼中IGF的形成有顯著的非均勻形核促進作用。為了探索V(C，N)納米粒子對增加IGF的作用機理，有必要對其析出位置、形態(tài)、粒徑、分布等進行深入分析。12.Iv(C為納米粒子在奧氏體晶體缺陷處析出的作用試驗鋼變形后發(fā)生形變強化相變的過程中，析出粒子優(yōu)先選擇在奧氏體的晶界、亞晶界、位錯線、位錯胞壁等奧氏體缺陷處析出。這是因為在這些缺陷處具有比奧氏體基體平均自由能更高的能量。另外，微合金溶質(zhì)和C，N溶質(zhì)原子本身也易于偏聚在這些缺陷處，從而有利于微合金碳氮化物的形核質(zhì)點在這些位置生成。圖3.3(a)、(b)、(e)分別為0.06V鋼、0.14V鋼在750oC經(jīng)不同變形量的單道次變形后觀察到的晶界、位錯胞壁、位錯線上的析出形貌。

針”釘扎作用，起到了穩(wěn)定釘扎亞結(jié)構(gòu)的效果，使其在向鐵素體轉(zhuǎn)變的過程中不致長大而轉(zhuǎn)變?yōu)槌毦цF素體。(2)是納米粒子在長大、粗化過程中周圍形成溶質(zhì)貧乏區(qū)且與基體間共格關(guān)系逐步消失，出現(xiàn)了新的異相界面。這些界面又是后繼變形或冷卻時新相的有利形核位置，促進IGF在此形核。3.2.2V(C萬)在奧氏體晶內(nèi)析出的作用在對含釩鋼的熱模擬試樣的金相、復(fù)形、薄膜TEM觀察中發(fā)現(xiàn)了一些新的值得關(guān)注的試驗現(xiàn)象。(l)在奧氏體晶內(nèi)析出的多邊形V(C，N)粒子，其局部邊界生成環(huán)島狀鐵素體，其余部分為外延生長，如圖3一(a)，鐵素體依托粒子界面直接外延長大，屬于典型的異質(zhì)外延s恤ski.K淦as加叮ov(s一K)生長模式[38l。故圖中的析出粒子具有雙重細晶作用:即環(huán)島狀鐵素體改變奧氏體局部區(qū)域的晶體學(xué)取向的“碎晶”作用和粒子上部的異質(zhì)形核作用。

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本文編號：2801166