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高锰奥氏体钢中碳化钒沉淀机制与强化机理的研究

作　者: 常帅
导　师: 覃作祥
学　校: 大连交通大学
专　业: 材料学
关键词: 高锰奥氏体钢 V4C3 再结晶 冷变形 时效
分类号: TG142.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 18次
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内容摘要


高锰奥氏体钢作为汽车用钢无论从强度还是塑性上都有较大优势,成为新一代高强度高塑性钢的一个发展方向。但是,高锰奥氏体钢存在着奥氏体屈服强度较低的问题。本文在Fe-Mn-Al(?)冈中添加V元素,通过沉淀强化的方式在保持高塑性的同时提高钢的强度,获得高强度高塑性TWIP钢。在低层错能的Fe-Mn基合金中碳化物有多种析出方式,为了研究其析出规律,对合金进行不同压下量的冷变形,通过金相组织观察、扫描电镜和透射电镜等表征技术,以及硬度测试、拉伸实验等力学性能分析手段,研究了含V高锰奥氏体钢的碳化钒沉淀机制及其强化机理。Fe-32Mn-3Al-0.49V-0.36C合金经过固溶+时效处理,V4C3强化效果不显著。为了促进V4C3的弥散析出,对合金进行不同变形量的冷轧,引入了大量位错等缺陷,冷轧+时效处理后,V4C3在晶内大量弥散析出,强化作用显著,强化效果随着冷变形量的增加而增大。低温时效后,V4C3主要在位错处析出,与晶体的回复共同作用,使冷变形合金强度降低幅度较小,甚至有所升高,而塑性提高很大；高温时效后,位错密度降低,V4C3在晶内主要呈点状析出,粒子尺寸变大而过时效,同时形变晶粒产生再结晶,导致合金强度急剧降低,塑性明显提高。变形量为40%的Fe-32Mn-3Al-0.49V-0.36C合金经过550℃×5h时效后具有最佳的强化效果,其抗拉强度从冷轧态的1023MPa提高到1074MPa,延伸率由7.5%提高至18.8%。通过半小时等温法测定了冷变形合金的再结晶温度,添加V后的Fe-Mn-Al-C合金再结晶温度明显升高,且随着冷轧变形量的增加,合金的再结晶温度降低。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-18
  1.1 引言  9-11
  1.2 TWIP效应  11-12
    1.2.1 TWIP效应的产生  11
    1.2.2 TWIP效应微观机理  11-12
  1.3 沉淀强化机理  12-13
  1.4 冷变形合金回复与再结晶  13-14
  1.5 冷变形对第二相析出的影响  14
  1.6 碳化钒沉淀强化钢的研究与进展  14-16
    1.6.1 铁碳合金中的V_4C_3沉淀  14
    1.6.2 Fe-Cr-Ni系不锈钢中的V_4C_3沉淀  14-15
    1.6.3 Fe-Mn-Al系奥氏体钢中的V_4C_3沉淀  15
    1.6.4 TWIP钢中的VC沉淀  15-16
  1.7 研究意义和内容  16-17
  本章小结  17-18
第二章 实验材料与方法  18-22
  2.1 实验材料  18
  2.2 微观组织和断口观察  18-19
    2.2.1 金相实验  18-19
    2.2.2 扫描电镜实验  19
    2.2.3 透射电镜实验  19
  2.3 力学性能测试  19-20
    2.3.1 硬度实验  19-20
    2.3.2 拉伸实验  20
  2.4 再结晶温度的测定  20-21
  本章小结  21-22
第三章 实验结果与分析  22-57
  3.1 Fe-32Mn-3Al-0.49V-0.36C合金固溶态组织与力学行为  22-26
    3.1.1 金相组织观察  22
    3.1.2 应力-应变曲线分析  22-24
    3.1.3 扫描断口分析  24-25
    3.1.4 加工硬化性能分析  25-26
  3.2 Fe-32Mn-3Al-0.49V-0.36C合金固溶+时效及其力学行为  26-28
    3.2.1 热处理工艺  26
    3.2.2 硬度分析  26
    3.2.3 应力-应变曲线分析  26-28
    3.2.4 扫描断口分析  28
  3.3 冷变形对Fe-32Mn-3Al-0.49V-0.36C合金碳化钒沉淀析出的影响  28-45
    3.3.1 热处理工艺  28-29
    3.3.2 金相组织观察  29-33
    3.3.3 TEM分析  33-36
    3.3.4 硬度分析  36-38
    3.3.5 应力-应变曲线分析  38-41
    3.3.6 扫描断口分析  41-45
  3.4 冷变形Fe-32Mn-3Al-0.49V-0.36C合金回复与再结晶  45-49
    3.4.1 20%变形量冷轧合金的再结晶  45-46
    3.4.2 40%变形量冷轧合金的再结晶  46-48
    3.4.3 60%变形量冷轧合金的再结晶  48-49
  3.5 冷变形Fe-32Mn-3Al-0.49V-0.36C合金力学行为分析  49-56
    3.5.1 固溶时效与冷轧时效拉伸力学性能分析  49-51
    3.5.2 加工硬化性能分析  51-53
    3.5.3 真应力-应变曲线模拟  53-56
  本章小结  56-57
第四章 结论  57-58
参考文献  58-61
攻读硕士学位期间发表的学术论文  61-62
致谢  62

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属材料 > 钢 > 钢的组织与性能
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