多相组织高强度低合金钢纳米Cu析出相演化规律及其对强塑性影响的研究
发布时间：2025-05-06 22:55
为了节省能源,减少碳排放,保护生态环境,提高安全性,综合改善强度、韧性、塑性匹配是高强度低合金钢的重要研究方向。设计并发展具有多相(Multi-phase)组织、亚稳(Meta-stable)奥氏体和多尺度(Multi-scale)纳米析出---“M3”的低合金钢可进一步发挥钢铁材料在国民经济建设中的重要作用。在低碳低合金钢中如何调制出具有逆转变奥氏体和纳米析出相共存的多相组织是本文研究的重点。纳米析出相可以提高钢材屈服强度,而逆转变奥氏体在受力或形变后会发生马氏体相变可以增加钢材塑性。两者结合能够获得强塑性匹配优异的钢材。临界热处理方法可以在低碳低合金体系中获得具有临界铁素体+回火马氏体+逆转变奥氏体的多相组织。逆转变奥氏体呈条状分布在板条界上。控制临界回火时间即可获得不同体积分数的逆转变奥氏体。便于调节钢材的强塑性匹配程度。实验钢的屈服强度均超过700 MPa。同时,兼顾高的塑性,实验钢的均匀延伸率达到16.4-16.9%,总延伸率高达29.5-31%。尤其是在短时间临界回火处理后,具有纳米B2团簇和纳米逆转变奥氏体组织的实验钢具有优异的强塑性匹配。屈服强度达到984 MPa,抗拉强...
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
2.1 逆转变奥氏体的研究历史
2.1.1 钢中的奥氏体相
2.1.2 钢中奥氏体对材料塑性的影响
2.1.3 逆转变奥氏体的研究现状
2.1.4 逆转变奥氏体/残余奥氏体的热稳定性和机械稳定性
2.2 钢中Cu析出相的研究历史
2.2.1 Cu析出相对钢材性能的影响
2.2.2 纳米Cu析出相的析出强化机理
2.2.3 对于Cu析出相演化行为的研究
2.3 第三代M3低碳合金钢研究进展
2.4 本章小结及课题研究内容
2.4.1 本章小结
2.4.2 研究内容
3 高强高塑低碳低合金钢的成分、工艺、组织与性能
3.1 前言
3.2 实验钢成分与工艺
3.2.1 实验钢的成分设计
3.2.2 实验钢的热处理工艺设计
3.3 实验钢组织演化过程
3.3.1 实验钢组织的宏观规律
3.3.2 实验钢中的逆转变奥氏体体积分数
3.3.3 组织在透射电镜下的微观表征
3.4 Cu和(NbxMo1-x)C纳米析出相
3.4.1 临界退火过程中的纳米析出相
3.4.2 临界回火过程中Cu析出相的演化规律
3.4.3 临界回火过程中Nb析出相的演化规律
3.4.4 析出相体积分数随温度变化规律的热力学模拟
3.4.5 Cu析出相的析出强化作用
3.5 实验钢力学性能
3.6 小结
4 低碳低合金体系中多组元溶质状态与逆转变奥氏体形成机理的研究
4.1 前言
4.2 实验过程
4.3 实验结果
4.3.1 临界退火过程溶质元素的配分、偏聚、析出(APT-1)
4.3.2 临界回火10min时溶质元素的配分、偏聚、析出(APT-2)
4.3.3 临界回火20min时溶质元素的配分、偏聚、析出(APT-3)
4.4 两步临界热处理中溶质的状态和组织的演化过程
4.4.1 溶质的状态
4.4.2 组织的演化
4.5 小结
5 BCC Fe中Cu析出相的固态相变
5.1 前言
5.2 Cu析出相尺寸、密度、含Cu量随时间的演化规律
5.3 Cu析出相晶体结构随时间的演化规律
5.3.1 B2 FeCu纳米有序团簇
5.3.2 9R Cu胚芽
5.3.3 单晶9R Cu
5.3.4 孪晶9R Cu
5.3.5 退孪晶9R Cu
5.3.6 退孪晶9R Cu+FCC Cu
5.3.7 FCC Cu
5.3.8 Cu析出相晶体结构演化的规律
5.3.9 Cu析出相内部孪晶界面的演化规律
5.4 小结
6 1000MPa级别高强高塑低碳低合金钢
6.1 前言
6.2 实验钢的性能与组织
6.3 B2 FeCu纳米有序团簇
6.3.1 富Cu相有序团簇
6.3.2 富Cu相有序团簇的晶体结构
6.4 两步热处理下的组织
6.5 纳米奥氏体对塑性的贡献
6.6 B2 FeCu和BCC Cu团簇的形成能
6.7 B2 FeCu纳米团簇的强化机制
6.7.1 B2 FeCu纳米团簇的强化效果
6.7.2 晶格错配强化
6.7.3 化学强化
6.7.4 模量强化
6.7.5 有序结构强化
6.8 小结
7 结论
8 创新点
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
本文编号：4043214
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
2.1 逆转变奥氏体的研究历史
2.1.1 钢中的奥氏体相
2.1.2 钢中奥氏体对材料塑性的影响
2.1.3 逆转变奥氏体的研究现状
2.1.4 逆转变奥氏体/残余奥氏体的热稳定性和机械稳定性
2.2 钢中Cu析出相的研究历史
2.2.1 Cu析出相对钢材性能的影响
2.2.2 纳米Cu析出相的析出强化机理
2.2.3 对于Cu析出相演化行为的研究
2.3 第三代M3低碳合金钢研究进展
2.4 本章小结及课题研究内容
2.4.1 本章小结
2.4.2 研究内容
3 高强高塑低碳低合金钢的成分、工艺、组织与性能
3.1 前言
3.2 实验钢成分与工艺
3.2.1 实验钢的成分设计
3.2.2 实验钢的热处理工艺设计
3.3 实验钢组织演化过程
3.3.1 实验钢组织的宏观规律
3.3.2 实验钢中的逆转变奥氏体体积分数
3.3.3 组织在透射电镜下的微观表征
3.4 Cu和(NbxMo1-x)C纳米析出相
3.4.1 临界退火过程中的纳米析出相
3.4.2 临界回火过程中Cu析出相的演化规律
3.4.3 临界回火过程中Nb析出相的演化规律
3.4.4 析出相体积分数随温度变化规律的热力学模拟
3.4.5 Cu析出相的析出强化作用
3.5 实验钢力学性能
3.6 小结
4 低碳低合金体系中多组元溶质状态与逆转变奥氏体形成机理的研究
4.1 前言
4.2 实验过程
4.3 实验结果
4.3.1 临界退火过程溶质元素的配分、偏聚、析出(APT-1)
4.3.2 临界回火10min时溶质元素的配分、偏聚、析出(APT-2)
4.3.3 临界回火20min时溶质元素的配分、偏聚、析出(APT-3)
4.4 两步临界热处理中溶质的状态和组织的演化过程
4.4.1 溶质的状态
4.4.2 组织的演化
4.5 小结
5 BCC Fe中Cu析出相的固态相变
5.1 前言
5.2 Cu析出相尺寸、密度、含Cu量随时间的演化规律
5.3 Cu析出相晶体结构随时间的演化规律
5.3.1 B2 FeCu纳米有序团簇
5.3.2 9R Cu胚芽
5.3.3 单晶9R Cu
5.3.4 孪晶9R Cu
5.3.5 退孪晶9R Cu
5.3.6 退孪晶9R Cu+FCC Cu
5.3.7 FCC Cu
5.3.8 Cu析出相晶体结构演化的规律
5.3.9 Cu析出相内部孪晶界面的演化规律
5.4 小结
6 1000MPa级别高强高塑低碳低合金钢
6.1 前言
6.2 实验钢的性能与组织
6.3 B2 FeCu纳米有序团簇
6.3.1 富Cu相有序团簇
6.3.2 富Cu相有序团簇的晶体结构
6.4 两步热处理下的组织
6.5 纳米奥氏体对塑性的贡献
6.6 B2 FeCu和BCC Cu团簇的形成能
6.7 B2 FeCu纳米团簇的强化机制
6.7.1 B2 FeCu纳米团簇的强化效果
6.7.2 晶格错配强化
6.7.3 化学强化
6.7.4 模量强化
6.7.5 有序结构强化
6.8 小结
7 结论
8 创新点
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
本文编号：4043214
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