本文關(guān)鍵詞：新型層片含鋁雙相鋼的組織調(diào)控及其對(duì)力學(xué)性能影響機(jī)制　出處：《鋼鐵研究總院》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：近期含鋁低密度化鋼鐵材料成為結(jié)構(gòu)鋼研究領(lǐng)域的新熱點(diǎn)之一。本論文對(duì)低碳中錳中鋁合金體系進(jìn)行系統(tǒng)研究,通過高溫兩相區(qū)合金成分設(shè)計(jì)和熱加工工藝設(shè)計(jì)成功制備出具有層片狀雙相/復(fù)相特征組織的一系列新型結(jié)構(gòu)鋼。新型層片結(jié)構(gòu)鋼充分地發(fā)揮了類似層狀金屬?gòu)?fù)合材料的高軋面沖擊韌性特點(diǎn),同時(shí)兼?zhèn)漭^高的強(qiáng)度和良好的塑性,為鋼鐵結(jié)構(gòu)材料的高強(qiáng)高韌力學(xué)性能探索提供了新的研究思路。本文首先使用熱力學(xué)計(jì)算軟件Thermal-Calc對(duì)低碳中錳中鋁合金體系進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估,合成并繪制適用于低碳中錳中鋁合金體系的類Schaeffler相圖。結(jié)合類Schaeffler相圖對(duì)該合金體系進(jìn)行高溫兩相區(qū)合金成分設(shè)計(jì)和較大壓下量熱軋工藝設(shè)計(jì),通過簡(jiǎn)單的方法成功制備微米級(jí)層片狀鐵素體+馬氏體雙相鋼。制備的新型微米級(jí)層片狀鐵素體和馬氏體雙相鋼表現(xiàn)出高強(qiáng)度和高軋面(L-S方向)沖擊韌性的優(yōu)異力學(xué)性能特點(diǎn),可以獲得高達(dá)1200MPa抗拉強(qiáng)度/400J軋面沖擊韌性或者1450MPa抗拉強(qiáng)度/200J軋面沖擊韌性的優(yōu)異力學(xué)性能,超過絕大部分鋼鐵結(jié)構(gòu)材料的強(qiáng)韌性。在多批次實(shí)驗(yàn)鋼的研究中,通過金相、掃描、透射和電子背散射衍射等多種組織表征手段和拉伸、沖擊、硬度等力學(xué)性能測(cè)試方法,系統(tǒng)評(píng)估合金成分和熱加工工藝對(duì)層片組織和力學(xué)性能的影響,分別從組織變量和結(jié)構(gòu)參量建立其微觀組織和力學(xué)性能的內(nèi)在聯(lián)系。在大量微觀組織觀察、力學(xué)行為評(píng)估、斷口和裂紋分析的基礎(chǔ)上,論文論證了層片熱軋雙相鋼的高強(qiáng)高韌性能機(jī)制。認(rèn)為具有較大馬氏體相體積分?jǐn)?shù)的層片雙相鋼通過層片特征組織的弱應(yīng)變配分行為充分發(fā)揮較大體積分?jǐn)?shù)馬氏體相的強(qiáng)化作用,從而整體上獲得較高的強(qiáng)度力學(xué)性能。沿厚度方向均勻排列的較軟鐵素體相和較硬馬氏體相層片雙相組織對(duì)沿厚度方向裂紋擴(kuò)展具有明顯的阻止和導(dǎo)向作用,通過增加裂紋表面積和引入更多的拉伸和彎曲塑性變形行為增大塑性變形區(qū),進(jìn)而明顯提高其沖擊載荷和彎曲載荷過程中的韌性。結(jié)合對(duì)層片雙相鋼組織演變規(guī)律和力學(xué)性能機(jī)制的理解,這類層片雙相鋼的組織和力學(xué)性能被進(jìn)一步優(yōu)化。通過中溫臨界兩相區(qū)熱處理成功引入亞穩(wěn)奧氏體相,較大體積分?jǐn)?shù)亞穩(wěn)奧氏體發(fā)揮強(qiáng)TRIP效應(yīng)明顯提升這類鋼的拉伸力學(xué)性能,同時(shí)進(jìn)一步提升和優(yōu)化層片雙相鋼的韌性,獲得高達(dá)45GPa%的拉伸力學(xué)性能、400J的軋面(L-S方向)沖擊韌性和140J的側(cè)面(L-T方向)沖擊韌性的優(yōu)異綜合力學(xué)性能。微區(qū)合金成分分析認(rèn)為,層片雙相鋼在高溫?zé)彳埣庸み^程中的第一次合金元素配分行為和兩相區(qū)臨界退火處理過程中的第二次合金元素配分行為是快速獲得較大體積分?jǐn)?shù)的亞穩(wěn)奧氏體相的主要原因。
【學(xué)位授予單位】：鋼鐵研究總院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG142.1

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