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微合金非调质钢基础理论及应用技术研究

微合金非调质钢基础理论及应用技术研究

作者：刘攀昆明理工大学

学位级别：硕士

本文通过Formastor-FⅡ全自动相变仪测绘了试验钢38MnVS和C38N2在未变形时奥氏体的连续冷却转变曲线-静态CCT曲线,研究了连续冷却过程中试验钢38MnVS和C38N2的相变规律及影响因素,结果表明试验钢38MnVS和C38N2的静态CCT曲线的基本形状... 详细信息

本文通过Formastor-FⅡ全自动相变仪测绘了试验钢38MnVS和C38N2在未变形时奥氏体的连续冷却转变曲线-静态CCT曲线,研究了连续冷却过程中试验钢38MnVS和C38N2的相变规律及影响因素,结果表明试验钢38MnVS和C38N2的静态CCT曲线的基本形状和转变产物类型基本相似,只是曲线的具体位置及某些细节有细微的差别,试验钢C38N2的相变点温度均低于试验钢38MnVS的,两种试验钢在奥氏体连续冷却过程中都经历了高温转变区、中温转变区和低温转变区三个相变区域,其相应的相变产物分别为铁素体+珠光体、贝氏体和马氏体,且铁素体+珠光体组织转变的临界冷却速度大约为1℃/s。在Gleeble-1500热模拟试验机上研究了试验钢38MnVS和C38N2在600-1300℃温度区间内的热塑性行为,结果表明试验钢38MnVS和C38N2的热塑性都很好,断面收缩率几乎都超过了80%,但由于Nb对再结晶具有强烈的抑制作用以及铌的碳氮化物等析出物阻止晶界迁移从而使热塑性降低,故试验钢C38N2的热塑性较试验钢38MnVS的稍差,可加工范围较试验钢38MnVS的稍宽。在Gleeble-3800热模拟试验机上研究了试验钢38MnVS和C38N2在不同变形条件下的动态再结晶行为和静态再结晶行为,分析计算了变形激活能、动力学模型、动态再结晶状态图、动态再结晶晶粒尺寸模型、热加工图和失稳图等,结果表明：变形温度越高、应变速率越低,越容易发生动态再结晶;变形温度越高,道次间隔时间越长,越容易发生静态再结晶;较高的应变速率和较低的变形温度越容易获得更加细小的再结晶晶粒尺寸;与试验钢38MnVS相比,添加微量Nb的试验钢C38N2具有更加细小的再结晶晶粒尺寸。这是因为Nb具有以下的作用：(1)在较高温度变形时,固溶的Nb会在位错、晶界等高能量处偏聚,起到溶质拖曳作用;(2)在较低温度变形时,铌的碳氮化物会在位错线上和奥氏体晶界上诱导析出,钉扎位错和晶界,阻止位错和晶界的移动,从而阻止再结晶的进行。在Gleeble-3800热模拟试验机上模拟了试验钢38MnVS和C38N2在实际生产条件下的锻造试验,研究了加热温度、锻造温度、变形量、应变速率及冷却速度对试验钢38MnVS和C38N2的组织和性能的影响,并以模拟的实验结果作为参考进行了汽车用转向节的试制,结果表明增加加热温度和变形温度,都会导致单位体积内珠光体的体积分数增多,珠光体团尺寸增加,铁素体的形状由块状向网状转变;增加变形量、应变速率和添加附加变形,单位体积内铁素体的体积分数增加,珠光体的体积分数减少,网状铁素体弱化,向块状铁素体转变;随着冷却速度的增加,单位体积内铁素体的体积分数减小,珠光体的体积分数增加,网状铁素体明显;采用急冷-缓冷-快冷的冷却方式有利于细化组织,改善韧性。利用试验钢38MnVS和C38N2试制汽车用转向节,通过检测,其各项性能指标均达到了汽车转向节的要求,可以代替调质钢40Cr生产汽车转向节,从而起到缩短生产周期、降低成本等目的。

关键词：微合金非调质钢再结晶控锻控冷碳氮化物铁素体+珠光体

微合金非调质钢40Mn2V变形抗力及再结晶的研究

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微合金非调质钢40Mn2V变形抗力及再结晶的研究

作者：方剑武汉科技大学

学位级别：硕士

微合金非调质钢的研发与应用,简化了生产工艺流程,节约了能源,是现在工业的重要产品之一,具有广阔的发展前景。本文结合衡阳钢管有限公司生产的微合金非调质无缝钢管40Mn2V的生产实际,对其高温变形过程中的变形抗力和动态再结晶以及第... 详细信息

微合金非调质钢的研发与应用,简化了生产工艺流程,节约了能源,是现在工业的重要产品之一,具有广阔的发展前景。本文结合衡阳钢管有限公司生产的微合金非调质无缝钢管40Mn2V的生产实际,对其高温变形过程中的变形抗力和动态再结晶以及第二相析出情况进行了研究,为实际生产提供了可靠的理论依据。本文共设计了14个不同的变形条件,近似模拟40Mn2V钢管的实际生产变形过程。通过在Gleeble-1500热模拟试验机上,测得各变形条件下的真应力-应变曲线,来研究变形条件对变形抗力和动态再结晶的影响。结合显微组织观察和透射电镜观察,分析再结晶晶粒和原始晶粒的大小以及第二相析出情况。研究结果表明,40Mn2V钢的高温变形过程,是加工硬化和高温软化的综合作用过程,温度越高、变形速率越低,变形抗力越小。变形抗力σ的对数值lnσ随温度T和变形速率对数值lnε的增加,分别成线性减少和增加,变形抗力值σ与变形程度ε的成非线性关系。根据周纪华、胡克智提出的变形抗力模型公式,用Matlab软件对测得数据进行综合回归,拟合出了微合金非调质钢40Mn2V的变形抗力公式,拟合度R为0.9663,拟合较好。根据真应力-应变曲线,只有当变形量足够大时,才能发生和完成动态再结晶,温度越高、变形速率越低,动态再结晶越容易。根据经验公式和试验数据,求出40Mn2V钢的动态再结晶激活能Qd为382.2168KJ/mol,比低碳钢再结晶激活能287KJ/mol高出95.2KJ/mol。将Zener-Hollomen因子Z引入,简化了动态再结晶图,因子Z越小,动态再结晶越容易。因子Z越大,动态再结晶晶粒尺寸越小,细化效果越强。透射电镜观察表明,在800℃～950℃范围内有V和Ti的碳氮化合物析出,这些析出物不仅提高了变形抗力,且显著地提高了动态再结晶激活能,阻碍了动态再结晶行为。

关键词：微合金非调质钢变形条件变形抗力动态再结晶第二相析出

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微合金非调质钢的疲劳性能研究

微合金非调质钢的疲劳性能研究

作者：查小琴昆明理工大学

学位级别：硕士

为了节能降耗，微合金非调质钢越来越多地被用来制造有疲劳强度设计要求的运动部件如曲轴、连杆、前轴等，因此对其疲劳性能的要求就显得越来越重要。本文采用旋转弯曲疲劳实验机、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、光学金相... 详细信息

为了节能降耗，微合金非调质钢越来越多地被用来制造有疲劳强度设计要求的运动部件如曲轴、连杆、前轴等，因此对其疲劳性能的要求就显得越来越重要。本文采用旋转弯曲疲劳实验机、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、光学金相显微镜等设备，选用工业生产的四类常用不同碳含量的非调质钢(22MnVS、38MnVS、48MnV、38MnS)以及对比的调质钢40Cr，观察了疲劳裂纹的萌生和扩展行为，并重点研究了非调质钢中常用微合金元素V和微观组织对其疲劳破坏行为的影响规律。对不同碳含量非调质钢热轧材(22MnVS、38MnVS、48MnV)旋转弯曲疲劳裂纹萌生和扩展过程的观察表明，疲劳裂纹萌生于试样表面的铁素体-珠光体边界，并主要沿着铁素体-珠光体边界扩展;而同等强度调质钢40Cr的疲劳裂纹则萌生于试样表面基体或表层非金属夹杂物。对含V的38MnVS钢与不含V的38MnS钢在不同状态(热锻态和退火态)下的疲劳破坏行为研究结果表明，V元素主要通过析出强化和组织细化的机制而改善铁素体+珠光体型非调质钢的疲劳性能。在热锻态，V(C，N)呈细小弥散分布，且与铁素体间具有特定位向关系，具有明显的析出强化和细化组织作用，铁素体的强化使得疲劳裂纹萌生和扩展的抗力提高，因而38MnVS钢的疲劳性能明显优于38MnS钢;在退火态，V(C，N)质点长大，与铁素体间失去共格关系，不再具有明显的析出强化作用，因而退火态38MnVS钢的疲劳性能明显低于热锻态，而与38MnS钢的疲劳性能相当。对具有不同微观组织状态(热锻态、热轧态、高温正火态及高温退火态)的非调质钢38MnVS的疲劳破坏行为研究结果表明，高温正火态38-N由于具有粗大的贝氏体组织，因而具有最差的疲劳性能;而高温退火态38-A和热轧态38-R由于具有粗大的网状铁素体，其疲劳性能亦较差;热锻态38-F由于具有十分细小、均匀的微观组织和低的铁素体／珠光体硬度比，因而具有优于调质态40Cr钢的优异疲劳性能。因此，控制锻轧后微合金非调质钢的微观组织可获得与调质钢相当的疲劳性能。

关键词：微合金非调质钢疲劳性能微合金化元素V 微观组织

Nb对微合金非调质钢热加工过程中微观组织的影响

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金属热处理 2013年第6期38卷 30-33页

作者：何沂桂詹肇麟谭利刘攀雍岐龙包耀宗昆明理工大学材料科学与工程学院云南昆明650093 钢铁研究总院北京100081 江苏苏钢集团有限公司江苏苏州215151 长城汽车股份有限公司河北保定071000

用Gleeble3800压缩试验机研究了Nb对微合金非调质钢热加工过程中组织的影响。结果表明,Nb可提高微合金非调质钢再结晶温度(Tnr),扩大奥氏体未再结晶区范围,抑制奥氏体再结晶。较高的应变速率和较低的变形温度容易获得更细小的再结晶晶... 详细信息

用Gleeble3800压缩试验机研究了Nb对微合金非调质钢热加工过程中组织的影响。结果表明,Nb可提高微合金非调质钢再结晶温度(Tnr),扩大奥氏体未再结晶区范围,抑制奥氏体再结晶。较高的应变速率和较低的变形温度容易获得更细小的再结晶晶粒尺寸。Nb的添加,可明显细化微合金钢晶粒及珠光体团尺寸,并可降低珠光体片层间距及尺寸。

关键词： Nb元素微合金非调质钢热变形显微组织

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中碳微合金非调质钢涨断连杆的开发

钢铁研究学报 2015年第1期27卷 46-49页

作者：刘攀李卫钊魏元生贾旭明史东杰赵磊长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心河北保定071000

为提高发动机连杆性能,用中碳微合金非调质钢36MnVS4试制了发动机连杆,并对试制连杆的性能进行了检测。结果表明,试制的36MnVS4连杆的化学成分、显微组织、力学性能、疲劳性能、台架耐久性能和道路试验性能等性能不仅满足技术要求,且比... 详细信息

为提高发动机连杆性能,用中碳微合金非调质钢36MnVS4试制了发动机连杆,并对试制连杆的性能进行了检测。结果表明,试制的36MnVS4连杆的化学成分、显微组织、力学性能、疲劳性能、台架耐久性能和道路试验性能等性能不仅满足技术要求,且比高碳微合金非调质钢C70S6连杆的性能优异,可代替C70S6生产连杆,提高连杆性能。

关键词：微合金非调质钢 36MnVS4 C70S6 连杆

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Nb对微合金非调质钢热加工过程的影响

热加工工艺 2012年第20期41卷 37-40页

作者：谭利詹肇麟刘攀杨红新雍岐龙包耀宗昆明理工大学云南昆明650093 钢铁研究总院北京100081 长城汽车股份有限公司河北保定071000

通过Gleeble-3800热模拟试验机模拟了微合金非调质钢38MnVS和C38N2在变形温度950～1150℃,应变速率0.1～10s-1,变形量为60%的单道次压缩试验。结果表明:变形温度越高,应变速率越低,越易发生再结晶;变形温度越低,应变速率越高,越易产生... 详细信息

通过Gleeble-3800热模拟试验机模拟了微合金非调质钢38MnVS和C38N2在变形温度950～1150℃,应变速率0.1～10s-1,变形量为60%的单道次压缩试验。结果表明:变形温度越高,应变速率越低,越易发生再结晶;变形温度越低,应变速率越高,越易产生更加细小的再结晶晶粒尺寸;试验钢C38N2的动态再结晶变形激活能较试验钢38MnVS的高,这是因为Nb具有拖曳阻止再结晶的作用,推迟了试验钢C38N2的动态再结晶过程。微合金元素Nb的添加,具有细化晶粒,降低珠光体层片间距及扩宽热加工区间的作用。

关键词：动态再结晶热变形微合金非调质钢热模拟 Nb

C和N含量对V微合金非调质钢静态再结晶量的影响

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北京科技大学学报 2008年第3期30卷 244-248页

作者：辛彬楠刘国权王安东北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

使用Gleeble-1500热/力模拟机,对四种V-N微合金非调质钢和一种非V-N微合金化对比钢进行了静态再结晶实验研究.研究结果表明:当钢中C质量分数为0.33%时,V-N微合金钢的静态再结晶要比未V-N微合金化的对比钢有明显滞后,尤以820～880℃温度... 详细信息

使用Gleeble-1500热/力模拟机,对四种V-N微合金非调质钢和一种非V-N微合金化对比钢进行了静态再结晶实验研究.研究结果表明:当钢中C质量分数为0.33%时,V-N微合金钢的静态再结晶要比未V-N微合金化的对比钢有明显滞后,尤以820～880℃温度范围内最为明显,因此钢中V析出物对道次间再结晶过程影响很大.进一步研究表明,V-N微合金非调质钢道次间静态再结晶量受C含量的影响并不呈简单线性关系:在760～880℃温度范围内,道次间静态再结晶量在钢中C质量分数为0.33%时均为极大值,而940℃下所有五种实验钢均完成了静态再结晶;钢中V析出物对道次间静态再结晶的影响机制相当复杂,与其析出时机关系很大.在此C含量下且V和Ti量均近似相同的V-N微合金实验钢中,发现当N质量分数从140×10-6增加到210×10-6时,该温度范围内道次间静态再结晶量下降14%～19%,N含量增加有明显抑制道次间静态再结晶的作用.

关键词：微合金非调质钢热模拟静态再结晶析出

中碳钒微合金非调质钢的热变形行为及本构方程

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热加工工艺 2016年第13期45卷 158-161页

作者：王安东王骏宇施轶超江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013

为了研究中碳含钒微合金非调质钢的热变形行为,在变形温度900~1100℃C和应变速率0.01~10 s^(-1)下通过Gleeble-3500热模拟试验机进行了单道次热压缩试验。结果表明:试验钢因热变形而产生加工硬化,使应力得到提升,应力会随着应变速率的... 详细信息

为了研究中碳含钒微合金非调质钢的热变形行为,在变形温度900~1100℃C和应变速率0.01~10 s^(-1)下通过Gleeble-3500热模拟试验机进行了单道次热压缩试验。结果表明:试验钢因热变形而产生加工硬化,使应力得到提升,应力会随着应变速率的提高和热加工温度的降低而有明显的提升,峰值应力随之升高;通过计算得到试验钢的热变形激活能为285.242kJ/mol,并由此得到了试验钢的本构方程;热压缩过程中试验钢发生了动态再结晶,当发生完全动态再结晶时,应变速率较低和温度较高的试样其晶粒尺寸要比应变速率高和温度较低的试样的晶粒尺寸大。

关键词：微合金非调质钢热压缩激活能本构方程

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晶内铁素体型高强韧性微合金非调质钢的进展

特殊钢 2005年第3期26卷 35-38页

作者：陈思联林军戴观文北京科技大学北京100083 宝钢阿赛洛激光拼焊有限公司上海201805 石家庄钢铁有限责任公司石家庄050031

晶内铁素体型微合金非调质钢成分一般为(%):0.2～0.4C,0.2～0.8Si,1.0～1.7Mn,0.05～0.15V,采用再结晶锻造或轧制、控制相变区间冷却速率以促进形成细小弥散的晶内铁素体组织是提高铁素体珠光体型微合金非调质钢强韧性的重要手段。选择... 详细信息

晶内铁素体型微合金非调质钢成分一般为(%):0.2～0.4C,0.2～0.8Si,1.0～1.7Mn,0.05～0.15V,采用再结晶锻造或轧制、控制相变区间冷却速率以促进形成细小弥散的晶内铁素体组织是提高铁素体珠光体型微合金非调质钢强韧性的重要手段。选择合适的脱氧工艺,获得一定组成的细小、弥散的氧化物,使之成为MnS、VN和V4 C3等的析出核心,利于晶内铁素体析出的氧化物冶金是近来提高该钢强韧性的重要进展。介绍了国内外晶内铁素体型微合金非调质钢的化学成分和生产工艺,并分析了晶内铁素体形成机理。

关键词：微合金非调质钢体型高强韧性晶内铁素体氧化物冶金冷却速率脱氧工艺生产工艺化学成分形成机理再结晶体组织 MnS 国内外弥散析出轧制锻造相变