高强度低密度钢的钒合金化研究
Research on Vanadium Alloying of Low Density and High Strength Steel
公开报道中有关Fe-Mn-Al-C系低密度钢钒合金化研究尚且空白,有必要进行钒合金化对其组织与性能影响的探究,为后续合金化研究思路提供理论依据.本论文设计了三种(0.0%、0.5%、1.0%)钒含量试验钢,并测试了在不同热处理制度下的力学性能,观测了微观组织形貌,发现0.5%钒的加入实现较佳强韧性匹配;同时对三种不同钒含量的试验钢,在不同变形温度(850℃、950℃、1050℃)以及不同应变速率(0.01~10S-1)下进行热压缩变形试验,研究了试验钢高温下的塑性变形行为并观察了压缩变形前后的微观组织.综合全文分析得出一下结论:1.以Fe-26Mn-9Al-1C为代表的铁锰铝碳系低密度钢的第二相主要为K-碳化物,在低温固溶下难以溶解,在高温固溶下大量溶解的同时,奥氏体晶粒粗化,尺寸较大的K-碳化物作为主要第二相难以进一步提高低密度钢性能.2.加入合金元素钒后,固溶处理时与不加钒的低密度钢相比,晶粒细化效果明显.加入0.5%的钒时达到较佳强韧性匹配,细化奥氏体晶粒的同时引入新的第二相碳化钒,使得强度大幅提升,并实现良好的强度和塑韧性匹配.而加入1.0%的钒时,晶间大量未溶含钒碳化物,导致应力集中,塑韧性大幅降低.3.碳化钒第二相,推迟并大幅提高了时效时的强度峰值,在加入0.5%的钒时达到最佳强度和塑韧性匹配,该试验钢在最佳热处理制度880℃*1h + 590℃*5h 下的力学性能为:Rm=1298MPa,RP0.2=1122MPa,A=28%,Z=58%,AKU=65J.但是强碳化物形成元素钒的加入,增加碳原子扩散所需能量,导致时效时以碳和铝原子通过上坡扩散方式进行的K-碳化物的调幅分解驱动力降低,κ-碳化物调幅分解带来的强度增量大幅减弱,因此加入0.5%的钒较不加钒时,时效态比固溶态的屈服强度增量低125MPa.4.在未完全动态再结晶时,钒含量的增大,流变应力峰值增大;完全再结晶时,钒含量越大,再结晶奥氏体晶粒越细小,导致高钒钢在加工硬化和再结晶软化达到稳定阶段的平滑曲线越高;0.0%V的试验钢1#、0.5%V的试验钢2#、1.0%V的试验钢3#的动态再结晶热激活能分别为Q1#=389.372 KJ/mol、Q2#=439.375 KJ/mol、Q3#=548.002 KJ/mol,可见随着钒含量的增大,热激活能大幅增加.0.5%V的试验钢2#的临界变形参数为:
- 作者：
- 袁用
- 学位授予单位：
- 钢铁研究总院
- 专业名称：
- 材料科学与工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2017年
- 导师姓名：
- 刘宪民；厉勇
- 中图分类号：
- TG142.1
- 关键词：
- 低密度钢；钒合金化；κ-碳化物；碳化钒；细晶强化；热变形
- Low density steel; vanadium alloy; kappa-carbide; vanadium carbide; fine grain strengthening; thermal deformation;