低碳贝氏体钢的组织能研究毕业.doc
《低碳贝氏体钢的组织能研究毕业.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《低碳贝氏体钢的组织能研究毕业.doc(57页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、北京科技大学本科生毕业设计(论文)摘要本文通过光学显微镜观察了Q550D与SM570-H的光学显微金相组织,通过扫描电镜观察其微观组织并利用能谱分析其夹杂物的成分。得到了两种钢的组织精细结构以及非金属夹杂物的形貌及成分,分析了这些夹杂物对低碳贝氏体钢性能的影响。通过在显微镜下观察到Q550D组织为板条状的上贝氏体组织,在大致平行的铁素体板条中镶嵌着很多细小的不易辨认的渗碳体。而SM570-D的组织属于粒状贝氏体组织,在板条状的铁素体基体上弥散分布着由残余奥氏体和马氏体组成的小岛(也称M/A岛),从微观组织上观察,SM570-H的组织比Q550D更为细小。通过扫描电镜图,可以观察到在两种钢中都含
2、有非金属夹杂物,这些非金属夹杂物大多都分布在奥氏体晶界处,主要是一些复杂的钙铝酸盐和硫化物,其导致组织的不均匀,从而使得钢的性能出现不均匀,除了钙铝酸盐和硫化物之外,组织中也有一些细小的颗粒,这些颗粒主要是合金元素通过过饱和固溶体的时效处理而沉淀出来,从而提高钢的强度。钢中其它的一些微量元素如钛、铝等,这些元素的第二相弥散分布在铁基体中,形成弥散强化。低碳贝氏体钢的性能还与轧制工艺有着密切的关系,特别是控制终轧温度能够明显改善低碳贝氏体钢的组织,一般把低碳贝氏体钢的终轧温度降低到1000左右能够明显提高低碳贝氏体钢的强韧性。研究发现低碳贝氏体钢由于贝氏体组织结构精细,分布均匀,且碳当量小,因而
3、贝氏体钢具有良好强韧性和焊接性能。关键词是为了文献标引工作从论文中选取出来、用以表示全文主题内容信息款目的单词或术语。如有可能,应尽量用汉语主题词表等词表提供的规范词。不用此信息时,删除此框。关键词: 贝氏体组织 , 金相组织 ,贝氏体转变 ,非金属夹杂Research on the Microstructure Property of Low-carbon Bainite SteelAbstract The microstructure of Q550-D and SM570-H were studied by optical microscope and electron microsco
4、pe in this paper, and the compositions was analyzed by energy spectrum. The microstructures of the two steels and the compositions of nonmetallic inclusions were obtained, also the effections of nonmetallic inclusions for the steels property was analyzed. Through observation by microscopy we can get
5、 that there are parallel bainite-ferrite strip distributed in microstructure of Q550-D. And more fine cementites are inlayed in the bainite-ferrite strip, Its uneasy to identify. It belongs to upper bainite. the microstructure of SM570-H belongs to granular bainite, the sand island consisted of reta
6、ined austenite and martensite distributed in the lath-like ferrites,observing in the microstructure, The microstructure of SM570-H is finer than Q550D.We can observed there were more nonmetallic inclusions in the Bainitic steels, and these nonmetallic inclusions always distributed in austenite grain
7、 boundary and always some calcium-aluminate and sulfides. These nonmetallic inclusions can decrease the strength of steels because of uneven microstructure. besides the calcium-aluminate, there were some partical of alloys in the microstructure, these micro alloying elements can improve the strength
8、 of alloys because of solid solution strengthening and dispersion strengthening., such as Ti, Al. the second phase of these elements distributed in the lath-like ferrites.The property of low-carbon Bainitie steel is in association with Rolling Technology Parameters. especially in the finishing tempe
9、rature. The property is more superior If the finishing temperature is controlled about 1000.The microstructure of the low-carbon Bainite steel is very fine, and well-distributed, and carbon equivalent is lower, so low-carbon Bainite steels have excellent strength and toughness and good welding prope
10、rties. Key Words: Bainitie microstructure ,metallographic structure Bainite transformation ,nonmetallic inclusions3- -目录摘要1Abstract2引言11文献综述31.1国内外低碳贝氏体钢的研究现状31.1.1国外低碳贝氏体钢的研究现状31.1.2国内低碳贝氏体钢的研究现状41.2低碳贝氏体钢的发展前景61.2.1市场需求前景61.2.2低碳贝氏体钢的品种发展方向71.2.3低碳贝氏体钢的研发方向72研究贝氏体组织的意义与分类82.1贝氏体组织的定义82.2 研究贝氏体组织的意
11、义92.3贝氏体组织的分类112.3.1上贝氏体112.3.2 下贝氏体122.3.3粒状贝氏体132.4 低碳贝氏体钢的强化机制142.4.1 细晶强化142.4.2 析出强化152.4.3 固溶强化152.4.4 位错和亚晶强化162.4.5 相变强化162.5 钢中各种元素的作用172.5.1 C含量的控制范围172.5.2 B在低碳贝氏体钢中的作用172.5.3 Mn在低碳贝氏体钢中的作用172.5.4 Cu在低碳贝氏体钢中的作用182.5.5 Nb、Ti在低碳贝氏体钢中的作用182.6 低碳贝氏体钢的控制轧制192.6.1 控制轧制的概念192.6.2 低碳贝氏体钢终轧温度的控制20
12、2.6.3 轧后控冷对组织的影响202.6.4 加热温度对控轧效果的影响213 研究内容与方案213.1 研究内容213.2 试验内容及研究步骤223.2.1试验设备223.2.2取样说明223.2.3实验步骤223.3 金相组织分析243.4 非夹杂物形貌分析293.5贝氏体中的碳化物33结 论:33参 考 文 献34附 录A37附 录B原文38附 录C译文43致谢51北京科技大学本科生毕业设计(论文)引言材料是现代文明的支柱,人类文明的每一个脚印都与材料科学的进步密不可分。随着现代工业的发展,对材料性能的要求也越来越高。现代材料的研究有两个大的趋势:不断开发新技术、新工艺、新设备,以研制各
13、种具有特殊性能要求或优异性能的新型材料;对传统材料(如钢铁材料)采用先进的工艺,以期大幅度提高其使用性能,有效合理地利用资源。钢铁材料作为传统的结构材料,是创造现代文明的基础材料,足够数量的优质钢铁是各国实现工业化的必要条件,因而,开发新一代钢铁材料己经引起了世界各国的高度重视,研究新一代钢铁材料己是当今国际上科技发展的重要方向之一。低碳贝氏体钢是近20年来发展起来的具有高强度、高韧性、优良的焊接性能的新钢系,被誉为21世纪环保绿色钢种,目前己成为与传统的铁素体珠光体钢、马氏体淬火回火钢并列的一大新钢种。我国海洋权利不断遭到周边国家的骚扰,特别是南海海域的领海纠纷问题,为了更好的保护我国的海洋
14、主权,建造大型航空母舰是迫在眉睫的,而建造大型航母除了需要强大的经济实力外,对材料的性能也有极高的要求,而低碳贝氏体钢是建造航母最好的材料选择,我国的邯钢,宝钢,首钢在研制生产宽厚板方面已经具备了制造大型船体的能力。现代社会随着人类的自然社会的破坏,使得自然灾害越来越多,比如2008年发生在中国四川汶川的5.12大地震,以及沿海城市的台风,这就对未来的建筑用钢了更高的要求,要求材料的性能更加的优良,具有一定的抗震能力。综上所述,低碳贝氏体钢在现代工程建筑,军事,桥梁,船体等方面的应用越来越多,而且性能的要求也越来越高,所以开发更高性能的低碳贝氏体钢是现代材料界的新的方向。然而材料的性能是由其内
15、部组织决定的,只有更详细的了解低碳贝氏体的组织特征之后,才能更好的提高低碳贝氏体钢的性能。本课题来自实验室自拟,材料来自国内某钢厂生产的Q550D和SM570-H。Q550D是钢的屈服强度大约在550MPa左右,SM570-H是其钢的抗拉强度大约在570MPa左右。两种钢均是低碳贝氏体钢。1文献综述1.1国内外低碳贝氏体钢的研究现状1.1.1国外低碳贝氏体钢的研究现状低碳贝氏体钢是一类高强度、高韧性、焊接性能优良的新一代钢种,是化学冶金及物理冶金最新研究成果相结合的产物。由于低碳贝氏体钢具有高强度,良好的韧性,使得低碳贝氏体钢在造船业和石油天然气输送管线中得到较快发展。作为船体和石油天然气管线
16、用钢,显示出该钢种高的强度和优异的低温韧性,以及很高的社会经济效益,从而引起世界各国研究者和钢铁工业界的重视。20世纪50年代,英国人P.B.pickering1发明了Mo-B系空冷贝氏体钢。Mo与B的结合可以使钢在相当宽的连续冷却范围内获得贝氏体组织1。但是由于生产成本较高,因此该钢种的发展受到一定的限制。日本东京钢公司研制了低碳含V贝氏体非调质钢2,该钢锻后空冷得到以贝氏体为主及少量铁素体和珠光体的显微组织,其抗拉强度达到8001000MPa,室温冲击韧性为50J/cm2,而-40冲击韧性仍高达40J/cm2。日本新日铁公司在贝氏体非调质钢的研发中多添加微合金化元素,这类钢在很宽的冷却范围
17、内都可以获得贝氏体组织,并可获得更好的低温性能,适合于强度高、韧性好的汽车行走系部件。F.G.Caballelo等3在设计高强度贝氏体钢的研究中,设计了Fe-0.2C-2Si-3Mn和Fe-0.4C-2Si-4Ni两种钢成分。研究发现,Fe-0.2C-2Si-3Mn贝氏体钢表现出良好的断裂韧性,强度可以达到13751440Mpa,其断裂韧性稍低,但仍然要高于高强度马氏体钢4。这两种钢均需回火处理。美国联邦铁路管理局与Tuskegee大学联合开发的低碳贝氏体钢轨钢5,其极限强度、屈服强度、延伸率分别为1500MPa、1100MPa和13%,比相同条件下的珠光体钢性能要高,且具有良好的断裂韧性,其
18、值是相同条件下珠光体钢断裂韧性的1.5倍。低碳微合金化控轧控冷贝氏体钢研制成功后,受到工程界的注意。逐步得以推广应用。在此基础上发展了超低碳的控轧控冷贝氏体钢(ULCB钢,含碳量小于0.05%)。McEvily于1967年研制出采用Mn、Mo、Ni、Nb合金化的ULCB钢,经热机械控制(TMCP)处理后,屈服强度达到700MPa,且具有良好的低温韧性和焊接性能,日本钢铁公司研制了X70和X80超低碳控轧贝氏体钢,其屈服强度高于500MPa,脆性转变温度(FATT)小于-80,它既可以作为低温管线钢,也可作为舰艇系列用钢。DeArDo6开发出ULCB-100型超低碳贝氏体中厚钢板(含碳量低于0.
19、03%),通过控轧控冷处理和高度合金化实现细晶强化、弥散强化与位错强化的综合作用。该钢种以80%累计变形量进行精轧并随后空冷,其屈服强度可高达700MPa,且FATT可提高到-50。巴西学者78通过模拟高强度低合金贝氏体钢的控轧控冷工艺过程,研究了控轧控冷工艺参数对其微观组织和力学性能的影响,发现轧制后冷却速率与终轧温度是主要的控制工艺参数。波兰学者9研究了在热轧、淬火及回火加工条件下超低碳贝氏体钢的微观组织与力学性能,研究表明,可以获得屈服强度大于650MPa、低温冲击性能为200J(213K)的应用于造船、海洋石油钻采平台、压力容器及高性能结构部件的超低碳贝氏体钢板。近代工业发展对热轧非调
20、质钢板的性能要求越来越高,除了具有高强度外,还要具有良好的韧性、焊接性能及低的冷脆性。目前世界上许多国家都利用(超)低碳的控轧控冷贝氏体钢生产高寒地区使用的输油、输气管道用钢板、低碳含铌的低合金高强度钢板、高韧性钢板,以及造船板、桥梁钢板、压力容器钢板及工程机械用钢板等。1.1.2国内低碳贝氏体钢的研究现状我国低碳贝氏体钢的控轧控冷研究与应用相对较晚,目前我国鞍钢、武钢、舞钢、济钢和宝钢等企业均生产过不同级别的低碳贝氏体钢板。武钢在1999年开始试制板厚为12mm-30mm,抗拉强度为590Mpa,685Mpa级别的低碳贝氏体结构钢,济钢开发了一种新型的贝氏体高强钢(C2Si2Mn2Cr系),
21、其特点是不加入昂贵的N、Mo、B。宝钢生产了620MPa,690MPa,780MPa等三个级别的钢板12。采用奥氏体再结晶,未再结晶,奥氏体与铁素体两相区三段控轧工艺并配合压下率,舞钢试制成功了低碳贝氏体钢WDB620,DB690及WH7013.清华大学方鸿生等10在研究中发现,Mn在一定含量时,可使过冷奥氏体等温转变曲线上存在明显的上、下C曲线分离。发明了Mn-B系空冷贝氏体钢。他突破了空冷贝氏体钢必须加入Mo、W的传统设计思想,研制出中高碳、中碳、中低碳、低碳Mn-B系列贝氏体钢。西北工业大学康沫狂等11通过多年的研究提出了由贝氏体和残余奥氏体组成的准(非典型或无碳化物)贝氏体,并成功研制
22、了系列准贝氏体钢。与一般结构钢相比,新型准贝氏体钢具体更好的强韧性配合,其力学性能超过了典型贝氏体钢、调质钢和超高强度钢。山东工业大学李风照等12根据贝氏体相变原理,通过合理控制成分和优化冷却制度,并运用细晶强化、弥散强化等主要强韧化机制及其迭加效应,采用微合金变质处理,开发了隐晶或细针状贝氏体的高品质贝氏体或高级贝氏体体钢。此外北京科技大学的贺信莱,杨善武,王学敏等13人在低碳贝氏体钢的理论与实际应用方面也有着很好的业绩。我国低碳贝氏体钢的控轧控冷研究和应用相对较晚,在20世纪80年代初才开始这方面的工作。武钢14,15于1999年开始试制板厚1230mm,抗拉强度达到590MPa、685M
23、Pa级别的低(超低)碳贝氏体结构板,产品采用铁水预脱硫、RH真空处理工艺降低C含量,增添Mo-B-V-Nb等合金元素,且需热处理。济钢16研制开发了一种新型的贝氏体高强钢(C-Si-Mn-Cr系),其特点是钢中不加入昂贵的Ni、Mo、B等元素,而用少量普通元素V、Mn、Cr合金化,以低廉的合金成本代价就能使钢板TMCP处理后空冷自硬,从而节约大量热处理费用,降低了生产成本和生产难度。攀枝花钢铁公司与清华大学、二汽合作开发的贝氏体微合金非调质钢12Mn2VB代替45调质钢制造汽车前轴,效果良好。宝钢17研究了Mn-Mo-Nb-B系超低碳贝氏体钢的钢坯加热、控制轧制、控制冷却、时效处理诸因素与钢力
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 低碳贝氏体钢 组织 研究 毕业
链接地址:https://www.31doc.com/p-2049244.html