海洋平臺、橋梁、建筑、機(jī)械等工程建設(shè)對高強(qiáng)度低合金鋼的需求越來越強(qiáng)烈,并且對強(qiáng)度和韌性的要求越來越高,而相變是決定高強(qiáng)度低合金鋼性能的關(guān)鍵因素,因此本文針對低碳低合金鋼的相變行為及對力學(xué)性能的影響展開系統(tǒng)研究。采用組織定量化和可視化的晶體學(xué)表征方法研究成分和工藝對組織和性能的影響,從晶體學(xué)和熱力學(xué)角度研究了鋼的fcc相向bcc相轉(zhuǎn)變的機(jī)理及對力學(xué)性能的影響,并以此為依據(jù),提出滿足高強(qiáng)度低合金鋼強(qiáng)韌化和可焊性的合金設(shè)計思路。首先,研究了工藝因素對變體組織的影響,發(fā)現(xiàn)孿晶關(guān)系變體對V1/V2是大角晶界密度的主要來源,對提高低溫沖擊韌性具有貢獻(xiàn)。工業(yè)用高強(qiáng)度特厚板的心部性能低于表面的原因在于形成了粒狀貝氏體組織,主要以形成V1/V4和V1/V8等構(gòu)成小角晶界的變體對為主;而表面形成板條馬氏體/貝氏體,具有較高密度的V1/V2變體對和大角晶界。采用降低奧氏體化溫度細(xì)化奧氏體晶粒,實現(xiàn)了淬火馬氏體強(qiáng)度和韌性的提高,研究也表明原奧氏體晶粒從15 μm細(xì)化至6.4 μm后,原奧氏體晶粒內(nèi)的packet單元數(shù)目減少,形成了較多平行排列block單元。強(qiáng)韌性的提高不僅與原奧氏體晶粒細(xì)化相關(guān),而且還來自于... 

【文章來源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：123 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖２－１典型協(xié)變相變組織示意圖ＶＩ??－３?－??

?北京科技大學(xué)博士學(xué)位論文???ｐａｃｋｅｔ。國內(nèi)外大量的研究［３（Ｋ３４］表明，ｐａｃｋｅｔ單元的尺寸被認(rèn)為對強(qiáng)度和初性??有貢獻(xiàn)的有效晶粒尺寸。Ｍｏｒｉｔｏ等人ｆ３５］發(fā)現(xiàn)，細(xì)化ｐａｃｋｅｔ尺寸可以有效提高??低溫韌性。Ｍｏｒｒｉｓ等人觀察到馬氏體ｐａｃｋｅｔ邊界在氫致裂紋擴(kuò)展中對裂紋??起到了偏折作用，如圖２－２所示。??■ｐＦ??：４??圖２－２馬氏體鋼中ｐａｃｋｅｔ邊界對氫致開裂裂紋的偏折作用??Ｃａｂａｌｌｅｒｏ和Ｂｈａｄｅｓｈｉａ等人［３６＿３７］通過低溫等溫處理，設(shè)計出超細(xì)晶納米??貝氏體鋼獲得了納米級的超細(xì)化板條組織，以及大量的薄膜狀殘余奧氏體，??具有２．５ＧＰａ的抗拉強(qiáng)度，如圖２－３所示。Ｃａｂａｌｌｅｒｏ等人［３８］還優(yōu)化了合金成??分，實現(xiàn)了空冷工藝下的納米貝氏體鋼的轉(zhuǎn)變，達(dá)到１８００ＭＰａ的強(qiáng)度和１５％??的延伸率。國內(nèi)外許多學(xué)者［３９４４］也對等溫轉(zhuǎn)變展開了大量的研究，其中，??Ｂｏｈｅｍｅｎ等人通過對Ｍｓ溫度以下的等溫轉(zhuǎn)變進(jìn)行動力學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)馬氏??體最早形成，隨后奧氏體以穩(wěn)定的速率分解，與Ｍｓ溫度以上的貝氏體轉(zhuǎn)變相??似，因此證明了?Ｍｓ溫度以下的貝氏體等溫轉(zhuǎn)變的存在。設(shè)計出Ｍｓ溫度以下??的等溫貝氏體轉(zhuǎn)變，得到了納米級別的ｌａｔｈ組織和薄膜狀殘余奧氏體，具有??明顯高于＾／［５溫度以上等溫貝氏體轉(zhuǎn)變組織的強(qiáng)度和軔性。??＿??圖２－３?ＴＥＭ下觀察的納米貝氏體鋼的組織（２００°Ｃ下保溫１５天獲得）??－７?－??

?北京科技大學(xué)博士學(xué)位論文???（ｂ）?５７？＜３３１＞?４８?＾３１＊?９Ｖ４３２＞?５９?＜廣＞??圖２－４晶界對裂紋的偏折作用（ａ）和不同取向差的晶界對裂紋擴(kuò)展的阻礙現(xiàn)象（ｂ）??除了在脆性斷裂上起到阻礙裂紋擴(kuò)展的作用，在初性斷裂上大角晶界仍??然起著不可忽視的作用。隨著表征技術(shù)的進(jìn)步，近年來在微觀組織力學(xué)行為??的研究揭示了馬氏體組織的變形行為。Ｄｕ等人［５２］的研究表明，ｂｌｏｃｋ和ｓｕｂ？??ｂｌｏｃｋ?界面在鋼的變形過程中起到阻礙位錯運(yùn)動的作用；?而更早之前?Ｍｉｎｅ?等??人［５３］的研究也己經(jīng)表明ｂｌｏｃｋ界面在阻礙位錯滑移的作用，還發(fā)現(xiàn)了?ｐａｃｋｅｔ??界面能夠遏制塑性變形的傳遞。??夏佃秀等人［５４］通過控制成分和軋制工藝優(yōu)化，開發(fā)出以鐵素體和貝氏體??為主，兼有少量彌散分布Ｍ／Ａ島和析出相的Ｘ９０級第三代管線鋼，具有極??佳的強(qiáng)度、韌性和塑性匹配。如圖２－５所示，其中的硬相組織為板條貝氏體??組織，產(chǎn)生不同取向的板條束，有利于提高鋼板的韌性；而軟相－鐵素體的分??布，則可以起到協(xié)調(diào)變形的作用。其中得到足夠高的強(qiáng)度和初性的關(guān)鍵在于??貝氏體組織具備高密度大角晶界。??圓＿??■??圖２－５Ｘ９０管線鋼組織：（ａ）軋制表面；（ｂ）橫向組織；（ｃ）縱向組織；（ｄ）縱向組??織ＳＥＭ圖像??－９?－??

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號：3413771