發(fā)布時(shí)間：2017-12-21 13:57

  本文關(guān)鍵詞：700 MPa級(jí)高強(qiáng)度汽車(chē)大梁鋼成分設(shè)計(jì)與組織控制研究　出處：《北京科技大學(xué)》2017年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 汽車(chē)大梁鋼 針狀鐵素體 粒狀貝氏體 抗拉強(qiáng)度 沖擊韌性

【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展,我國(guó)汽車(chē)保有量逐年增多,由此導(dǎo)致的能源消耗、交通事故也逐年增加。其中,有大量交通事故是汽車(chē)大梁強(qiáng)度問(wèn)題引起的。開(kāi)發(fā)高強(qiáng)度汽車(chē)大梁鋼,在不降低車(chē)體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下為車(chē)輛減重,是節(jié)約能源和確保交通安全最有效的策略之一,也是傳統(tǒng)汽車(chē)工業(yè)適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的途徑之一。此外,隨著高緯度、極寒地區(qū)的開(kāi)發(fā),汽車(chē)在低溫環(huán)境中的使用頻率增加。低溫給車(chē)體結(jié)構(gòu)鋼的韌性造成了極大的考驗(yàn)。當(dāng)前,汽車(chē)大梁鋼的優(yōu)化多集中于強(qiáng)度和冷彎性能方面,對(duì)大梁鋼板在高強(qiáng)度條件下的韌性,尤其是對(duì)低溫韌性的關(guān)注還較少。本文以Nb-B復(fù)合微合金化為指導(dǎo)思想,設(shè)計(jì)了顯微組織為針狀鐵素體+粒狀貝氏體、目標(biāo)強(qiáng)度在700 MPa以上的高強(qiáng)度汽車(chē)大梁鋼,并研究了微合金元素鈮(Nb)、鈦(Ti)、釩(V)以及合金元素鎳(Ni)對(duì)顯微組織和力學(xué)性能的影響,具體結(jié)果如下：利用Thermo-calc熱力學(xué)計(jì)算軟件對(duì)高強(qiáng)度汽車(chē)大梁鋼的合金成分體系進(jìn)行了熱力學(xué)計(jì)算。結(jié)果表明：含0.04%Nb的鋼中,NbC的析出溫度為1120℃；添加Ti后,NbC被(Ti, Nb)C復(fù)合析出相取代,(Ti, Nb)C的析出量增加。Ti含量為0.04%和0.07%時(shí),(Ti, Nb)C的析出溫度分別為1180℃和1240℃,熱力學(xué)穩(wěn)定性提高。當(dāng)V含量為0.05%時(shí),主要以(Ti,Nb,V)C的復(fù)合相形式析出；當(dāng)V含量提高至0.08%時(shí),才有富V的MC相析出。在熱力學(xué)計(jì)算基礎(chǔ)上研究了第二相粒子對(duì)奧氏體晶粒長(zhǎng)大行為的影響。結(jié)果表明：微合金元素Ti的添加能夠有效細(xì)化奧氏體晶粒。無(wú)Ti鋼奧氏體晶粒粗化溫度介于950～1000℃之間,含Ti鋼的粗化溫度提高至1000～1050℃之間。Ti含量的進(jìn)一步提高對(duì)晶粒開(kāi)始粗化溫度的影響不大,但可以明顯減輕“混晶”程度。含Ti鋼中熱穩(wěn)定性較高的(Ti, Nb)C, Ti(C, N)析出相對(duì)晶界的釘扎作用是晶粒細(xì)化的主要因素。進(jìn)一步添加Ni、V,奧氏體晶粒細(xì)化效果不明顯。在淬火狀態(tài)下并未發(fā)現(xiàn)微合金元素V的碳氮化物析出。利用Gleeble 3500熱模擬試驗(yàn)機(jī)測(cè)定了實(shí)驗(yàn)鋼的動(dòng)態(tài)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)(CCT, Continueous Cooling Transformation Curve),在 2～10℃·s~(-1)內(nèi)可獲得針狀鐵素體+粒狀貝氏體組織。Ti降低粒狀貝氏體中島狀組織的體積分?jǐn)?shù),而Ni、V使其體積分?jǐn)?shù)提高。電子背散射衍射分析顯示針狀鐵素體之間、針狀鐵素體和粒狀貝氏體之間均為大角度晶界。以小于5℃·s~(-1)的速度冷卻至室溫,粒狀貝氏體的鐵素體基體呈塊狀,島狀組織為不規(guī)則塊狀殘余奧氏體；當(dāng)冷速介于5～10℃·s~(-1)時(shí),粒狀貝氏體的鐵素體基體呈條片狀、平行排列,條片狀鐵素體間有斷續(xù)的殘余奧氏體薄膜。實(shí)驗(yàn)鋼在950℃以下發(fā)生靜態(tài)軟化的程度較小。微合金元素Ti的添加能明顯推遲變形奧氏體的靜態(tài)再結(jié)晶行為。添加0.04%的Ti,使靜態(tài)再結(jié)晶激活能提高約60 kJ.mo1-1。觀(guān)察發(fā)現(xiàn),含Ti的第二相粒子析出對(duì)位錯(cuò)或亞晶界的釘扎是靜態(tài)軟化率降低的主要原因。在高溫下,合金元素Ni及微合金元素V對(duì)靜態(tài)軟化的影響作用比較微弱。當(dāng)終軋后的弛豫時(shí)間不大于50s時(shí),有利于針狀鐵素體的形核和充分生長(zhǎng)；當(dāng)弛豫時(shí)間接近100s時(shí)有多邊形鐵素體生成,鋼的顯微硬度大幅降低。降低卷取溫度并添加Ni和微合金元素Ti、V,可顯著減小島狀組織尺寸。550℃卷取后島狀組織進(jìn)一步發(fā)生轉(zhuǎn)變,生成上貝氏體、下貝氏體、板條貝氏體、孿晶馬氏體等或以殘余奧氏體形式保留下來(lái),其納米硬度從2.6～5.78GPa不等。用小型雙輥軋機(jī)對(duì)鋼坯進(jìn)行了熱軋,850℃終軋結(jié)束后,對(duì)鋼板進(jìn)行50s的弛豫,然后以10℃·s~(-1)的速度冷卻至550℃進(jìn)行卷取,所得顯微組織為針狀鐵素體+粒狀貝氏體。力學(xué)性能測(cè)試表明,熱軋鋼板軋向抗拉強(qiáng)度大于710MPa。180°冷彎實(shí)驗(yàn)證明熱軋鋼板具有較好的冷彎性能,滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。Ti的添加顯著降低針狀鐵素體+粒狀貝氏體鋼的沖擊功,并提高其韌脆轉(zhuǎn)變溫度。無(wú)Ti鋼小試樣的上平臺(tái)沖擊功(USE)為85 J,韌脆轉(zhuǎn)變溫度(DBTT)為-38℃；分別添加0.04%和0.07%的Ti以后,試樣的USE分別降低至81 J和72 J,而DBTT則分別提高至-30℃、-19℃。大尺寸(Ti,Nb)(C,N)在晶界附近的析出和聚集,促進(jìn)了微裂紋的擴(kuò)展,導(dǎo)致沖擊功降低。Ti的添加使利于韌性裂紋擴(kuò)展的{101}織構(gòu)減少,卻使利于脆性解理裂紋擴(kuò)展的{001}織構(gòu)增多,這是導(dǎo)致沖擊韌性惡化,韌脆轉(zhuǎn)變溫度提高的原因。含Ti鋼中阻礙顯微裂紋擴(kuò)展的的大角度晶界減少,也是含Ti鋼的韌性降低的原因。
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TG142.1

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 邱增帥;邵健;何安瑞;楊荃;夏小明;;基于密集冷卻工藝的700MPa級(jí)高強(qiáng)帶鋼減小殘余應(yīng)力研究[J];工程科學(xué)學(xué)報(bào);2016年04期

2 李小琳;王昭東;鄧想濤;溫長(zhǎng)飛;李亞奎;王國(guó)棟;;Nb元素對(duì)含Ti低碳微合金鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變及析出行為的影響[J];軋鋼;2016年01期

3 惠亞軍;潘輝;周娜;李瑞恒;李文遠(yuǎn);劉錕;;650MPa級(jí)V-N微合金化汽車(chē)大梁鋼強(qiáng)化機(jī)制研究[J];金屬學(xué)報(bào);2015年12期

4 蔣中華;王培;李殿中;李依依;;回火溫度對(duì)2.25Cr-1Mo-0.25V鋼粒狀貝氏體顯微組織和力學(xué)性能的影響[J];金屬學(xué)報(bào);2015年08期

5 鄒韜;王福明;孟慶勇;;Nb-Ti-IF鋼平衡析出相的熱力學(xué)計(jì)算與分析[J];金屬熱處理;2015年07期

6 宋麗娜;蘭鵬;劉春秀;杜辰偉;張家泉;;第3代汽車(chē)用中錳鋼的研究現(xiàn)狀[J];鋼鐵研究學(xué)報(bào);2015年07期

7 劉永前;彭濤;李立軍;趙江濤;劉斌;梁文;;武鋼汽車(chē)用熱軋低合金高強(qiáng)鋼的研發(fā)進(jìn)展[J];武鋼技術(shù);2015年03期

8 張朝磊;楊忠;孫景宏;趙海東;李柏遠(yuǎn);劉雅政;;合金元素對(duì)曲軸用非調(diào)質(zhì)鋼奧氏體長(zhǎng)大和組織細(xì)化的影響[J];工程科學(xué)學(xué)報(bào);2015年02期

9 田星;朱國(guó)明;康永林;張永錕;譚佳梅;;CSP流程鈦微合金化高強(qiáng)鋼的第二相粒子析出行為[J];工程科學(xué)學(xué)報(bào);2015年01期

10 Geng-wei YANG;Xin-jun SUN;Qi-long YONG;Zhao-dong LI;Xiao-xian LI;;Austenite Grain Refinement and Isothermal Growth Behavior in a Low Carbon Vanadium Microalloyed Steel[J];Journal of Iron and Steel Research(International);2014年08期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 耿立唐;李正團(tuán);胡德勇;;承鋼700MPa級(jí)汽車(chē)大梁鋼的研發(fā)[A];2014年全國(guó)軋鋼生產(chǎn)技術(shù)會(huì)議文集（上）[C];2014年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 張中平;高強(qiáng)汽車(chē)大梁鋼微觀(guān)組織控制與TMCP工藝開(kāi)發(fā)[D];東北大學(xué);2007年

2 陸匠心;700MPa級(jí)高強(qiáng)度微合金鋼生產(chǎn)技術(shù)研究[D];東北大學(xué);2005年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 居殿春;FTSR生產(chǎn)線(xiàn)開(kāi)發(fā)高強(qiáng)度汽車(chē)大梁板的研究[D];昆明理工大學(xué);2008年

，

本文編號(hào)：1315930