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含Nb微合金鋼靜態(tài)應(yīng)變時(shí)效行為

放大字體??縮小字體 發(fā)布日期:2012-07-09
核心提示:微合金元素Nb是高強(qiáng)度低合金鋼中主要的微合金元素。Nb在變形奧氏體和鐵素體中的析出行為以及對(duì)基體強(qiáng)化作用的研究已受到廣泛關(guān)注,而Nb對(duì)鋼材的應(yīng)變時(shí)效行為的影響研究較少。

微合金元素Nb是高強(qiáng)度低合金鋼中主要的微合金元素。Nb在變形奧氏體和鐵素體中的析出行為以及對(duì)基體強(qiáng)化作用的研究已受到廣泛關(guān)注,而Nb對(duì)鋼材的應(yīng)變時(shí)效行為的影響研究較少。在微合金鋼的后續(xù)冷加工塑性變形及焊接過(guò)程中,鋼材的應(yīng)變時(shí)效行為使鋼材的強(qiáng)度、塑性和韌性發(fā)生改變,必然影響到材料使用過(guò)程中的性能穩(wěn)定。鋼材的應(yīng)變時(shí)效行為是鋼中游離態(tài)的C、N原子與位錯(cuò)的相互作用造成的,而微合金元素Nb是強(qiáng)碳氮化物形成元素,因而Nb對(duì)應(yīng)變時(shí)效行為的影響成為一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容。通過(guò)對(duì)比C-Mn型鋼,研究了含Nb微合金鋼應(yīng)變時(shí)效過(guò)程中硬度、低溫沖擊功、韌脆轉(zhuǎn)變溫度的變化以及Nb對(duì)鋼材應(yīng)變時(shí)效敏感性的影響,并探討了應(yīng)變時(shí)效行為的微觀機(jī)理。

含Nb微合金鋼在25kg真空感應(yīng)爐內(nèi)冶煉,真空澆鑄,鋼錠熱鍛成厚100mm的板坯。其成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)為:0.10C,0.30Si,1.40Mn,0.008P,0.003S,0.030Al,0.030Nb;平行對(duì)比研究的C-Mn鋼的成分為:0.11C,0.28Si,1.36Mn,0.010P,0.002S,0.033Al。鍛造后的兩種實(shí)驗(yàn)鋼均在加熱爐中加熱到1200℃,均勻化1.5h后,經(jīng)過(guò)再結(jié)晶溫度區(qū)和非再結(jié)晶溫度區(qū)各60%的兩階段控軋,軋成16mm厚的鋼板,軋后進(jìn)行空冷,終冷溫度540℃。在兩種鋼板上分別取12mm×12mm×200mm的拉伸樣,標(biāo)距為120mm,在力學(xué)拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行10%的應(yīng)變,然后在加熱爐中250℃保溫1h,再空冷至室溫。

應(yīng)變時(shí)效處理后,C-Mn型鋼和含Nb微合金鋼的硬度提高,沖擊韌度下降,韌脆轉(zhuǎn)變溫度升高,含Nb微合金鋼的應(yīng)變時(shí)效敏感性要弱于C-Mn型鋼。應(yīng)變時(shí)效處理后,含Nb微合金鋼的顯微組織沒(méi)有發(fā)生明顯變化,組織穩(wěn)定。Nb和Al元素與鋼中氮元素形成穩(wěn)定的氮化物,使得氮原子以完全化合態(tài)存在,減少了游離態(tài)氮原子對(duì)含Nb微合金鋼應(yīng)變時(shí)效性能的影響。

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