超低碳贝氏体钢ULCB600组织结构及性能的研究
《中低碳钢中的低温贝氏体组织与性能研究》范文
《中低碳钢中的低温贝氏体组织与性能研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，钢铁材料作为重要的结构材料，其性能的研究与提升一直是材料科学领域的热点。
中低碳钢因其良好的强度、塑性和韧性，被广泛应用于机械制造、汽车制造、建筑桥梁等领域。
在钢铁材料中，低温贝氏体组织是一种重要的组织形态，其组织和性能的研究对于提高中低碳钢的综合性能具有重要意义。
本文旨在研究中低碳钢中的低温贝氏体组织的形成机制及其对性能的影响。
二、低温贝氏体组织的形成机制低温贝氏体组织是中低碳钢在冷却过程中，特别是在较低温度下的一种组织形态。
其形成机制主要涉及碳化物的析出、铁素体的转变以及相的交互作用。
当钢的冷却速度适中时，奥氏体向贝氏体转变的倾向增强，形成了以板条状贝氏体为主体的低温贝氏体组织。
这一组织具有较为均匀的分布，对于钢的综合性能起到了积极的提升作用。
三、实验方法及材料本研究采用了多种实验手段对中低碳钢中的低温贝氏体组织进行研究。
首先，我们选择了具有代表性的中低碳钢作为研究对象，然后通过控制冷却速度、温度等参数，模拟了实际生产过程中的条件。
通过光学显微镜、扫描电镜等手段对钢的组织结构进行观察和分析，同时结合X射线衍射等手段对相组成进行定性和定量分析。
四、低温贝氏体组织的性能研究（一）力学性能低温贝氏体组织的存在对中低碳钢的力学性能产生了显著影响。
研究表明，低温贝氏体组织的存在提高了钢的强度和韧性，同时保持了较好的塑性和冲击韧性。
这主要得益于其均匀的组织结构和良好的相交互作用。
（二）耐腐蚀性能此外，低温贝氏体组织对中低碳钢的耐腐蚀性能也有积极的影响。
由于该组织的存在，钢的表面形成了致密的氧化膜，有效阻止了腐蚀介质的进一步侵蚀，从而提高了钢的耐腐蚀性能。
五、结论本研究通过对中低碳钢中的低温贝氏体组织的研究，发现该组织对钢的性能产生了积极的影响。
其均匀的组织结构和良好的相交互作用，提高了钢的强度、韧性和耐腐蚀性能。
这为进一步优化中低碳钢的性能提供了理论依据和实验支持。
超低碳贝氏体钢的成分及冶炼工艺设计
超低碳贝氏体钢的成分及冶炼工艺设计学生姓名：学生学号：院（系）：年级专业：指导教师：二〇一〇年六月摘要ULCB钢具有良好的性能，在我国的应用前景广阔，因此除了对现有的ULCB 钢的生产工艺进行完善与优化外，还应不断开发ULCB钢新品种，扩大ULCB钢的应用范围。
本文以Mn-Mo-Nb-B等合金元素为基础，设计了一种新型超低碳贝氏体钢的成分及冶炼工艺。
本文比较系统的阐述了贝氏体钢的强韧化机制，为钢的成分设计提供理论依据。
在合金成分设计上大幅减少了钢中碳的含量，除加入所设计的一定量的Mn、Mo、B等元素外，还加入一定量的Nb、V、Ti、Cu等微合金化元素。
因此，钢的强度不再主要依赖碳的含量，而是以贝氏体基体组织中的位错强化、细晶化强化及V、Nb、Ti微合金元素的析出强化和ε-Cu沉淀强化为主，从而使该类钢强韧性匹配极佳。
超低碳贝氏体钢由于碳含量较低，冶炼主要是要控制碳含量、合金成分。
因此设计中在复合转炉炼钢后，采用LF炉进行炉外精炼，然后再进行VOD炉真空精炼，进一步进行吹氧脱碳，合金成分微调，使其满足设计要求。
浇铸时采用连铸工艺，为了保证钢液成分、防止钢液“二次氧化”，连铸过程采用全程保护浇铸。
通过上述设计可以预测该产品具有高的强度、良好的韧性和低温焊接性能。
关键词超低碳贝氏体钢，强韧化机制，成分设计，冶炼工艺设计ABSTRACTULCB steel is widely used because of its good performance in our country. New varieties of ULCB Steel should be developed and expanded for the scope of application besides keep the existing ULCB steel perfected and optimized to its production engineering. In this article, the composition and metallurgical process of a new type of low carbon steel was designed on the base of many alloys such as manganese, molybdenum, niobium and boron.The mechanism of strengthening-toughening of ULCB steel was introduced systematically in this article, which provided theory evidence for the composition of the ULCB steel to be designed. The carbon content in ULCB steel was significantly reduced for the design of the composition, not only a certain amount of Mn, Mo, B and other elements was added, but also some micro-alloying elements including Nb, V, Ti, Cu. Therefore, the strength of steel is no longer dependent mainly on carbon content, but in bainitic matrix in the dislocation strengthening, strengthening and fine grain of V, Nb, Ti microalloying elements in the precipitates and the ε-Cu precipitation hardening for the Lord, which making such an excellent match of strength and toughness of steel.Because of low content of carbon in ULCB steel, the content of carbon and the composition of alloys was controlled mostly by smelt. So,After the composite converter steelmaking,Then LF refining furnace and VOD refining,Aim is to oxygen blowing decarburization, fine-tuning of alloy composition.To ensure the steel composition and prevent "the second oxidation" of the molten steel,Casting with full protection.The final product has high strength, good toughness and low temperature welding performance.Keywords：ULCB steel，Toughening mechanism，Composition design，Smelting process design目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1 超低碳贝氏体钢的发展概述 (1)1.2 钢铁材料的强化 (2)1.2.1 细晶强化 (3)1.2.2 位错强化 (3)1.2.3 晶界强化 (4)1.2.4 固溶强化 (4)1.2.5 沉淀与弥散强化 (5)1.2.6 形变强化 (5)1.2.7 相变强化 (5)1.3 超低碳贝氏体钢的冶炼概述 (6)1.3.1 铁水预处理 (6)1.3.2 转炉炼钢 (7)1.3.3 炉外精炼 (7)1.3.4 真空精炼 (8)1.4 本课题的研究内容 (8)2 超低碳贝氏体钢的成分设计 (10)2.1 超低碳贝氏体钢成分设计思想 (10)2.2 超低碳贝氏体钢的合金化特点 (10)2.2.1 常规合金元素 (10)2.2.2 微合金化元素 (11)2.2.3 超低碳贝氏体钢合金化机制 (12)2.3 钢的成分设计 (15)2.3.1 常规合金元素成分设计 (15)2.3.2 微合金元素成分设计 (18)3 超低碳贝氏体钢的冶炼工艺设计 (20)3.1 冶炼工艺路线 (20)3.2 配料的计算 (20)3.3 合金元素添加顺序和烧损 (21)3.4 冶炼设备及参数 (22)3.4.1 铁水预处理站主要设备及参数 (22)3.4.2 顶底复吹转炉设备及参数 (22)3.4.3 LF精炼设备 (24)3.4.4 VOD真空精炼设备及参数 (25)3.5 冶炼过程 (26)3.5.1 铁水预处理过程 (26)3.5.2 顶底复吹转炉冶炼过程 (26)3.5.3 LF精炼炉冶炼过程 (27)3.5.4 VOD真空炉冶炼过程 (27)3.6 浇注过程 (28)3.7 最终产品要求 (28)结论 (29)参考文献 (30)致谢 (32)1 绪论1.1 超低碳贝氏体钢的发展概述超低碳贝氏体钢是指大幅度地减少钢中的碳含量(一般≤0.05wt％)，彻底消除碳对贝氏体钢韧性的损伤，得到极细的含有高密度位错的贝氏体基体组织的钢。
《无碳化物贝氏体钢的显微组织、力学性能和疲劳裂纹扩展行为》范文
《无碳化物贝氏体钢的显微组织、力学性能和疲劳裂纹扩展行为》篇一无碳化物贝氏体钢的显微组织、力学性能与疲劳裂纹扩展行为研究一、引言随着现代工业技术的飞速发展，钢铁材料因其高强度、良好的塑性和韧性，成为工程领域中最常用的材料之一。
其中，贝氏体钢以其独特的组织结构和优异的力学性能，在汽车、航空、机械制造等领域有着广泛的应用。
无碳化物贝氏体钢作为贝氏体钢的一种新型变种，因其高纯净度和高稳定性而备受关注。
本文将对无碳化物贝氏体钢的显微组织、力学性能以及疲劳裂纹扩展行为进行深入的研究与探讨。
二、无碳化物贝氏体钢的显微组织无碳化物贝氏体钢的显微组织主要由贝氏体板条、铁素体基体以及少量的非金属夹杂物组成。
其组织结构的特点是贝氏体板条细小且分布均匀，板条间存在明显的亚结构，如位错墙等。
此外，由于无碳化物的存在，使得钢的纯净度更高，夹杂物数量大大减少。
这种独特的显微组织使得无碳化物贝氏体钢具有优异的力学性能和抗疲劳性能。
三、无碳化物贝氏体钢的力学性能无碳化物贝氏体钢具有高强度、高韧性、良好的塑性和抗疲劳性能。
其强度主要源于贝氏体板条的强化作用和铁素体基体的稳定性。
韧性则得益于细小的贝氏体板条和均匀的组织结构，这些都有利于提高材料的冲击吸收能力和断裂韧性。
此外，由于非金属夹杂物的减少，无碳化物贝氏体钢的抗疲劳性能得到了显著提升。
四、无碳化物贝氏体钢的疲劳裂纹扩展行为疲劳裂纹扩展行为是评价材料抗疲劳性能的重要指标。
无碳化物贝氏体钢在疲劳过程中，由于细小的贝氏体板条和均匀的组织结构，使得裂纹扩展速率较慢。
此外，由于纯净度高，夹杂物少，裂纹在扩展过程中遇到的障碍也较少，从而进一步减缓了裂纹的扩展速度。
同时，铁素体基体的稳定性也有助于抵抗疲劳过程中的裂纹扩展。
五、结论无碳化物贝氏体钢因其独特的显微组织和优异的力学性能，在工程领域具有广泛的应用前景。
其细小的贝氏体板条和均匀的组织结构使得材料具有优异的抗疲劳性能和较低的裂纹扩展速率。
《中低碳钢中的低温贝氏体组织与性能研究》范文
《中低碳钢中的低温贝氏体组织与性能研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，钢铁材料因其优良的力学性能和成本效益成为重要的工程材料。
中低碳钢作为一种典型的钢铁材料，其组织和性能的研究具有重要意义。
近年来，低温贝氏体组织在中低碳钢中的形成及其对材料性能的影响成为研究的热点。
本文旨在研究中低碳钢中低温贝氏体组织的形成机制及其对材料性能的影响，为优化中低碳钢的性能提供理论依据。
二、实验材料与方法1. 实验材料本实验选用中低碳钢作为研究对象，其化学成分包括铁、碳、锰、硅等元素。
2. 实验方法（1）热处理工艺：对中低碳钢进行热处理，包括加热、保温和冷却等过程，以获得不同温度下的贝氏体组织。
（2）金相组织观察：采用光学显微镜和电子显微镜对不同温度下的贝氏体组织进行观察和分析。
（3）力学性能测试：对不同贝氏体组织的试样进行拉伸、冲击等力学性能测试。
（4）物相分析：利用X射线衍射等方法对贝氏体组织的物相进行分析。
三、实验结果与分析1. 低温贝氏体组织的形成中低碳钢在热处理过程中，随着温度的降低，贝氏体组织逐渐形成。
在较低的温度下，贝氏体组织的形成更加明显，其形态、尺寸和分布等特点受到温度、时间等因素的影响。
2. 贝氏体组织对力学性能的影响（1）拉伸性能：随着贝氏体组织含量的增加，中低碳钢的屈服强度和抗拉强度逐渐提高。
在一定的温度范围内，贝氏体组织的形成对材料的拉伸性能具有显著的增强作用。
（2）冲击性能：低温贝氏体组织的形成有助于提高中低碳钢的冲击韧性。
在低温环境下，含有较多贝氏体组织的钢铁材料表现出更好的冲击性能。
（3）硬度与耐磨性：贝氏体组织的硬度较高，因此含有较多贝氏体组织的中低碳钢具有较好的耐磨性。
此外，贝氏体组织的形成还可以提高材料的硬度，进一步增强其耐磨性能。
3. 物相分析结果通过X射线衍射等方法对贝氏体组织进行物相分析，结果表明，随着温度的降低，贝氏体组织的物相逐渐发生变化，形成以铁素体为主的混合物相。
回火温度对超低碳贝氏体钢(ULCB)组织与性能的影响
℃ ｏ ｈｅ ｔｓｅ ｔｅｓ ｗｉｈ ｇａ ｕ ａ ａｎ ｔ ｅ ｃ ｎ ｍｕ ｗｈ ｎ ｔｍｐｅｅ ｔ５ ０ ｏ ａ ｄ ｉ ｃ ｅ ｓ ｉｎ ｆｃ ｎ ｌ ｔ ｎ ｆｔ ｅ ｔｄ ｓｅ ｌ ｔ ｒ ｎ ｌｒ ｂ ｉ ｉｅ ｒ ａ ｈ ｍｉ ｉ ｍ ｅ ｅ ｒ ｄ ａ ６ Ｃ ｎ ｎ ｒ ａ ｅ ｓｇ ｉｉａ ｔｙ ｗｉｈ ｉ — ｃ ｅ ｓｎ ｈｅ ｔｍｐｅ ｎ ｅ ｅ ａｕ ｅ Ｈｏ ｖ ｒｔ ｅ ｉ ｒ ａ ｉｇ ｔ ｅ ｉ ｒ ｇ ｔｍｐ ｒｔ ｒ ． ｗｅ ｅ ｈ ｍｐａ ｔｅ ｅｇ ｔ 一２０％ ｏ ｈ ｅ ｔ ｄ ｓｅ ｌ ｔ ａｎ ｔｃｆ ｒｉｅ ｗｉ ｎ ｃ ｎ ｒ ａ ｙ ｆｔ ｅ ｔ ｓｅ ｔｅｓｗｉ ｂ ｉ ｉｉ ｅ ｒｔ ｌ ｉ— ｈ ｌ
钢中贝氏体超精细结构及碳化物析出机制研究
钢中贝氏体超精细结构及碳化物析出机制研究钢是一种重要的结构材料，其性能与微观结构密切相关。
贝氏体是钢中一种重要的组织相，其超精细结构及碳化物析出机制的研究对于了解钢的性能和优化钢的制备工艺具有重要意义。
钢中的贝氏体是一种由铁素体和碳化物共同组成的组织相。
在钢的冷却过程中，当温度降低到亚共饱和区时，铁中的部分碳原子会从固溶体中析出形成贝氏体。
贝氏体具有纳米级的晶粒尺寸，通常在100纳米以下。
这种超精细的结构使得贝氏体具有优异的力学性能和抗腐蚀性能。
贝氏体的超精细结构主要是由碳原子在铁晶格中的排列方式决定的。
在贝氏体形成过程中，碳原子会沿着晶格面扩散，形成一种类似于针状的结构，这被称为贝氏体针。
贝氏体针的形成与温度、冷却速率和合金元素的含量等因素密切相关。
通过调控这些因素，可以实现对贝氏体针的控制和优化，从而进一步改善钢的性能。
除了贝氏体的超精细结构，碳化物的析出也是钢中的重要现象。
在钢中，碳原子会与铁原子结合形成各种不同的碳化物，如Fe3C、Fe2C等。
这些碳化物的形成有助于提高钢的硬度和强度。
同时，碳化物的析出也与贝氏体的形成和稳定性密切相关。
在贝氏体形成的过程中，碳原子会优先溶解在铁晶格中，而当贝氏体形成完全后，剩余的碳原子则会与铁原子结合形成碳化物。
碳化物的析出过程受到温度、时间和碳原子浓度等因素的影响。
贝氏体的超精细结构和碳化物的析出机制研究不仅对于了解钢的性能和优化钢的制备工艺具有重要意义，也为钢的材料设计和应用提供了理论基础。
通过控制贝氏体的超精细结构和碳化物的析出行为，可以调节钢的力学性能、硬度、韧性和耐腐蚀性能，以满足不同工程领域对钢材料的需求。
钢中贝氏体的超精细结构及碳化物析出机制的研究对于了解钢的性能和优化钢的制备工艺至关重要。
通过深入研究贝氏体的形成机制和碳化物的析出行为，可以实现对钢材料性能的精确控制和优化，为钢的材料设计和应用提供理论基础。
这将进一步推动钢材料的发展和应用领域的拓展。
《2024年中低碳钢中的低温贝氏体组织与性能研究》范文
《中低碳钢中的低温贝氏体组织与性能研究》篇一一、引言中低碳钢作为结构材料广泛应用于工程和制造领域，其组织和性能研究具有重要意义。
近年来，随着钢铁研究的深入，低温贝氏体组织逐渐成为研究热点。
本文将探讨中低碳钢中低温贝氏体组织的形成机理及其对材料性能的影响。
二、低温贝氏体组织的形成低温贝氏体组织是一种介于珠光体和马氏体之间的中间相组织，其形成与钢的化学成分、冷却速度、温度等因素密切相关。
在中低碳钢中，由于碳含量适中，合金元素含量相对较低，因此在合适的冷却条件下容易形成低温贝氏体组织。
在钢的冷却过程中，当温度降低至某一临界点以下时，铁素体开始转变为贝氏体。
此时，碳原子在铁素体内的扩散速率减慢，形成碳的富集区域，进一步促使贝氏体的形成。
随着温度的进一步降低，贝氏体组织逐渐形成并逐渐细化，最终成为一种特殊的亚稳态组织。
三、低温贝氏体组织的性能特点低温贝氏体组织具有优异的力学性能和加工性能。
其硬度适中，既保证了良好的切削加工性，又具有较高的抗拉强度和冲击韧性。
此外，低温贝氏体组织还具有良好的耐磨性和耐腐蚀性。
四、低温贝氏体组织对中低碳钢性能的影响低温贝氏体组织的形成对中低碳钢的性能产生了显著影响。
首先，低温贝氏体组织的存在提高了钢的强度和硬度，使其在承受载荷时具有更好的抗变形能力。
其次，低温贝氏体组织的细化和均匀分布有助于提高钢的韧性，使其在受到冲击时能够更好地吸收能量。
此外，低温贝氏体组织还具有较好的耐磨性和耐腐蚀性，提高了钢的使用寿命。
五、研究方法与实验结果本研究采用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜等手段对中低碳钢中的低温贝氏体组织进行观察和分析。
通过调整钢的化学成分、冷却速度和温度等参数，研究低温贝氏体组织的形成规律及其对材料性能的影响。
实验结果表明，在合适的冷却条件下，中低碳钢中可以形成大量细小的低温贝氏体组织。
随着贝氏体含量的增加，钢的强度和硬度逐渐提高，同时保持了良好的韧性和耐磨性。
此外，通过调整钢的化学成分，可以进一步优化低温贝氏体组织的性能，提高钢的综合性能。
《中低碳钢中的低温贝氏体组织与性能研究》范文
《中低碳钢中的低温贝氏体组织与性能研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，钢铁材料因其优异的力学性能和良好的可加工性，在各个领域得到了广泛应用。
中低碳钢作为钢铁材料的重要组成部分，其组织和性能的研究对于提高材料性能、优化生产工艺具有重要意义。
其中，低温贝氏体组织是中低碳钢中一种重要的组织形态，其形成过程和性能特点的研究，对于提高中低碳钢的力学性能和抗腐蚀性能具有重要意义。
本文将针对中低碳钢中的低温贝氏体组织与性能进行研究，以期为中低碳钢的进一步研究和应用提供理论依据。
二、低温贝氏体组织的形成低温贝氏体组织是中低碳钢在特定温度范围内冷却时形成的一种组织形态。
其形成过程主要受到温度、时间、合金元素含量等因素的影响。
在冷却过程中，钢中的碳元素和合金元素会与铁元素结合形成不同的相结构，从而影响组织的形成。
当钢在较低的温度范围内冷却时，会形成贝氏体组织。
这种组织形态具有较高的硬度和强度，同时具有良好的韧性和抗腐蚀性能。
三、低温贝氏体组织的性能特点低温贝氏体组织的性能特点主要表现在以下几个方面：1. 力学性能：低温贝氏体组织具有较高的硬度和强度，能够承受较大的外力作用而不发生断裂。
同时，其韧性也较好，能够在受到冲击时吸收能量而不发生脆性断裂。
2. 抗腐蚀性能：低温贝氏体组织具有良好的抗腐蚀性能，能够在恶劣的环境中保持较好的稳定性。
这主要得益于其组织结构中的合金元素和碳元素的分布特点。
3. 加工性能：低温贝氏体组织的加工性能较好，易于进行切割、弯曲和焊接等加工操作。
这为中低碳钢的加工和应用提供了便利。
四、中低碳钢中低温贝氏体组织的研究方法对于中低碳钢中低温贝氏体组织的研究，主要采用以下几种方法：1. 金相显微镜观察法：通过金相显微镜观察钢的组织形态，了解贝氏体组织的形成过程和分布特点。
2. 扫描电镜分析法：利用扫描电镜对钢的微观结构进行观察和分析，研究贝氏体组织的形貌和结构特点。
3. 力学性能测试法：通过拉伸、冲击等力学性能测试，了解贝氏体组织的力学性能特点。
《2024年中低碳钢中的低温贝氏体组织与性能研究》范文
《中低碳钢中的低温贝氏体组织与性能研究》篇一一、引言中低碳钢以其优异的力学性能和良好的加工性能在机械制造、汽车制造、船舶制造等工业领域具有广泛应用。
而其中的低温贝氏体组织，作为钢中一种重要的组织形态，对钢的力学性能有着重要影响。
本文旨在探讨中低碳钢中低温贝氏体组织的形成机制及其对钢的力学性能的影响，为进一步优化钢的成分设计和加工工艺提供理论依据。
二、中低碳钢的成分与组织中低碳钢的碳含量介于低碳钢和高碳钢之间，具有较好的强度和韧性。
其组织主要由铁素体、渗碳体及其他合金元素形成的化合物组成。
在一定的冷却速度下，中低碳钢中会形成贝氏体组织。
三、低温贝氏体组织的形成机制低温贝氏体组织是在中低碳钢冷却过程中，由于温度降低，碳原子在铁素体中的扩散速度减慢，导致碳原子在铁素体晶界处聚集，形成一种特殊的组织形态。
这种组织形态具有较高的强度和韧性，是钢中一种重要的强化机制。
四、低温贝氏体组织的结构与性能低温贝氏体组织具有特殊的结构特点，其组织内部存在大量的位错和亚结构，使得钢的强度和韧性得到提高。
此外，低温贝氏体组织的形成还会影响钢的耐磨性、耐腐蚀性和疲劳性能等。
五、研究方法与实验结果本研究采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等手段对中低碳钢中的低温贝氏体组织进行观察和分析。
同时，通过力学性能测试，研究了低温贝氏体组织对钢的力学性能的影响。
实验结果表明，低温贝氏体组织的形成能有效提高钢的强度和韧性，同时对钢的其他力学性能也有积极影响。
六、讨论与结论通过研究，我们发现低温贝氏体组织的形成机制与钢的成分、冷却速度及热处理工艺密切相关。
在一定的成分范围内，通过控制冷却速度和热处理工艺，可以有效地促进低温贝氏体组织的形成。
此外，低温贝氏体组织的形成还能改善钢的耐磨性、耐腐蚀性和疲劳性能等。
在结论部分，我们总结了本研究的主要发现和创新点，并指出了未来研究方向。
首先，我们需要进一步研究低温贝氏体组织的形成机制，以更好地控制其形成过程。
超低碳贝氏体钢(ULCB)和耐候钢09CuPCrNi的耐蚀性
０３ Ｎ ）ａｄＵ Ｃ ｔ ｌ ０ ０ Ｃ， ． １ ， ． １ ｕ ０ １ Ｃ ， ．６ ｉ ａ ａｕｅ ｙｐ ｒ ｄｃｄｐｃｒ ｓ ｎｔ ｔ ｄ ． １ ｉ ｎ Ｌ Ｂｓ ｅ （ ． ５ １６ Ｍｎ ０ ５ Ｃ ， ． ７ ｒ ０ ２ Ｎ ）ｗ ｓ ｓ ｒｄｂ ｅｉ ｉ ｏｒ ｉ ｓ ａ ｅ ｍｅ ｏ ｉ ｏ ｏ ｅ ｎ
Ｌｙｒ ａ ｅ
作为一种高效钢材 ， 耐候 钢的耐大气腐蚀性能 为普通碳钢的 ２— ８倍 ， 并且使用时 间愈长 ， 其耐候 作用愈突出ｎ２。耐候钢相对 于碳钢来说具有 良好 ， 】
王 志奋 李 平和 关 云 陈庆 丰
（ 武汉钢铁 （ 团） 集 公司研究院 ， 武汉 ４ ０ ８ ） ３０ ０
摘 要 通 过周 期 性浸 润腐 蚀 试验 测定 了 Ｕ Ｃ Ｌ Ｂ钢 （ ：．５ 、．１ ｎ０５Ｃ 、．７ ｒ０２Ｎ） ％ ００Ｃ １６ Ｍ 、． １ｕ ０１Ｃ、．６ ｉ 和耐候 钢 ０Ｃ Ｐ ｒｉ％ ： ０Ｃ ０３Ｍ 、．９ 、 ３Ｃ 、 ４ Ｃ、．１ｉ１ ｍ板 的耐腐 蚀性 能 ， 用偏光显微 镜 ， 射线衍 ９ ｕＣＮ（ ０ ９ 、 ５ ｎ００ Ｐ０ １ ｕ０ ５ ｒ ３Ｎ）４ｍ ． ． ． ． ０ 并 射仪和能谱仪等研究 了耐蚀机理 。结果表 明 ， Ｌ Ｂ钢 的耐腐蚀 性 能优 于 ０ Ｃ Ｐ ｒｉ ； 现两 种钢均存 在 由 ＵＣ ９ ｕ ＣＮ 钢 发 —
先进钢铁材料焊接性研究进展
先进钢铁材料焊接性研究进展摘要：进入21世纪以来，随着各工程领域对高性能钢铁材料需求的多样性和要求的提高，新一代先进钢铁材料研发随之展开。
其相应的焊接材料和焊接技术成为材料应用的关键。
所以，本文就先进钢铁材料焊接性研究进展进行了分析，仅供参考。
关键词：贝氏体钢，超细晶钢，高氮奥氏体不锈钢，高强汽车钢，焊接性随着节能环保、绿色发展理念的不断深入，低成本高性能的钢铁材料得到更广泛应用。
由于焊接冶金过程的特点，焊接接头难以靠轧制及热处理工艺获得良好的组织与性能，因此焊接接头往往成为结构的薄弱环节。
如何保障良好的焊接性能，是钢铁材料研发不可忽视的问题。
一、超低碳贝氏体钢的焊接超低碳贝氏体(ULCB)钢是一种具有良好强度和韧性的钢种。
从组织来看，极低的C含量能够降低基体的渗碳体含量。
同时，添加合金元素保证了贝氏体充分转变，避免产生马氏体。
最初的ULCB钢是由瑞典实验室开发的“强可焊性钢”(典型化学成分(质量分数，%)为：C0.10~0.16，Mn0.6，Si0.4，Mo0.35~0.60和B0.0013~0.0035)。
然而，由于超低碳贝氏体热影响区形成大量脆性组织导致的韧性下降，限制了ULCB钢应用。
典型ULCB钢中的贝氏体晶粒由细小的贝氏体铁素体组成，其间还均匀分布少量富碳二次相。
由于这些亚结构的边界是小角度晶界，因此光学组织形貌是二次相粒子散布在晶粒内。
研究表明，C含量的降低会导致马氏体体积分数的减少，从而在保证强度的同时改善钢材的韧性。
1.超低碳贝氏体钢的焊接性由于ULCB钢的C当量(Ceq)一般不超过0.2%，焊接冷裂纹敏感性系数(Pcm)也很低，一般不超过0.4%，因此具有良好的韧性和可焊性，特别是具有很低的冷裂纹敏感性。
这使得ULCB钢可以在不预热或较低温度预热条件下焊接。
由于良好的淬透性，在常规焊接条件下热影响区的组织大致为贝氏体和针状铁素体，具有良好的韧性。
即使在较大的热输入情况下，也不会产生焊接热影响区的晶粒剧烈长大的现象。
超低碳贝氏体钢的组织与力学性能研究
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ａ —ｒ ｎ ｄ ｍｉｒ ｓ ｕ ｔ ｒ ｓ ｏ ｒ ｅ ｕｔａ ｌｗ ａ ｂ ｎ ｂ ｉ ｉ ｃ ｓ ｅ ｒｄ ｓｏ ｉ ｅ ｅ ｔｃ ｍｐ ｓｔ ｎ ｓｒ ｃ ｈ ｓ ｏ ｅ ｃ ｏ ｔ ｃ ｕ ｅ ｆｔ ｅ ｌ ｏ ｃ ｒ ｏ ａｎｔ ｔ ｌｇ ａ ｅ ｆｄ ｆ ｒ ｎ ｏ ｏ ｉｏ ｒ ｈ ｒ ｉ ｅ ｉ ｉ ｐ ｏ ｕ ｅ ｙ ＲＰ ｏｌ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ａｅ ｏ ｓ ｒｅ ｎ ｎ ｌ ｚ ｄ ｂ ａ ｓ ｏ ｐ ｉａ ｔｌ ｇ ａ ｈ ｅ ｍｉ ｒ ｓ ｏ ｅ ｉ ｒ ｅ ｏ ｒ ｄ ｃ ｄ ｂ Ｃ ｒ ｉ ｎ ｒ ｃ ｓ ｒ ｂ ｅ ｖ ｄ ａ ｄ ａ ａｙ ｅ ｙ ｍｅ ｎ ｆｏ ｔ ｌ ｍｅａｌ ｒ ｐ ｉ ｉ ｃ ｏ ｃ ｏ ｃ ｐ ｎ ｏ ｄ ｒ ｔ
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超低碳贝氏体的组织及形成机制
4.2超低碳贝氏体的形成机制
（1）结构涨落可以形成体心核坯；（2）能
量涨落可以提供核坯和临界晶核所需要的能 量上涨。由于新旧相成分相同，不需要浓度 涨落。各种涨落的非线性正反馈相互作用， 使涨落迅速放大，致使奥氏体结构（fcc）失 稳而瓦解，建构bcc结构的BF晶核。 无碳的γ相则以“块状相变”机制迅速形成贝 氏体铁素体晶核，实现γ→α（BF）转变。
图6 块状相变在CCT曲线中的位置示意图（a） X65钢的实测CCT图（b）
Mn-Mo-Nb-Cu-B系超低碳贝氏体钢的CCT图 （屈服强度600~1000MPa）
超低碳钢的块状转变和超低碳贝氏体相变 同属于一类相变
超低碳贝氏体钢的块状组织和超低碳条片状贝 氏体组织，晶格类型相同、具有亚单元、高密度位 错等亚结构。显然，超低碳贝氏体钢的“块状”组 织和超低碳贝氏体组织本质上没有区别，仅仅在形 貌上从块状演化为条片状。而块状组织也可以为条 片状。 这样看来，超低碳钢的块状转变和超低碳贝氏 体相变从化学成分、晶格类型、组织结构、动力学 等方面看来，同属于一类相变，即中温区的贝氏体 相变。
5.超低碳马氏体
超低碳钢以高速冷却（大于30~100℃/s）时可获得板条状马 氏体组织，如图:
10μm
低碳板条状马氏体 .0.03C-2Mn
7.结论
（1）超低碳钢的块状组织与超低碳贝氏体都是中 温区转变产物，本质上是一致的。 （2）超低碳贝氏体组织呈条片状，条片状的贝氏 体铁素体中具有亚单元和高密度位错等亚结构。 （3）超低碳钢过冷奥氏体在中温区以γ➞α多晶 形转变的形式转变为贝氏体，在形核－长大过程中， 碳原子和替换原子以热激活跃迁方式进行位移，是 界面控制过程，转变速率较快。
（a）原子越过界面时自由焓变化示意图 （b）原子从γ →α 热激活迁移,界面移动示意图
不同牌号的低碳合金钢的组织和形貌
不同牌号的低碳合金钢的组织和形貌
不同牌号的低碳合金钢的组织和形貌可能会有所不同，以下是几种常见低碳合金钢的组织和形貌描述：
1. 贝氏体和珠光体结构：低碳合金钢通常会通过控制冷却速率来控制其组织和形貌。
快速冷却可以促使钢中形成贝氏体结构，贝氏体结构具有较高的硬度和脆性。
缓慢冷却可以使钢中形成珠光体结构，珠光体结构具有较高的韧性和可塑性。
2. 混合组织：一些低碳合金钢可能会通过热处理和淬火处理来形成混合组织。
混合组织由贝氏体和珠光体相互交替排列而成，可以在硬度和韧性之间取得平衡。
3. 铁素体和渗碳体结构：一些低碳合金钢可以通过渗碳处理来形成铁素体和渗碳体结构。
渗碳体具有较高的硬度和耐磨性，而铁素体具有较高的韧性和可加工性。
总的来说，不同牌号的低碳合金钢的组织和形貌会受到其化学成分、热处理和冷却速率等因素的影响。
这些组织和形貌的差异会直接影响到低碳合金钢的力学性能和使用特性。
超低碳贝氏体钢焊接性能研究
燕山大学硕士学位论文超低碳贝氏体钢焊接性能研究姓名：王亚楠申请学位级别：硕士专业：材料学指导教师：王青峰20060301第３章试验结果和分析这种变化趋势与模拟ＣＧＨＡＺ的组织随焊接线能量变化而演变的规律有关，稍后对此将进行详细分析。
总之，ＨＱ６２０ＤＢ和ＨＱ５００ＤＢ超低碳贝氏体钢均适应于较小线能量的焊接工艺。
３．２．２模拟ＣＧＨＡＺ的组织ＨＱ５００ＤＢ和ＨＱ６２０ＤＢ超低碳贝氏体钢原始组织经过不同线能量的～次焊接热循环后，在相应却速度下模拟ＣＧＨＡＺ中形成的贝氏体的ＬＯＭ组织和ＳＥＭ组织分别见图３．３，３－４和图３．５。
原始组织和三种不同线能量下，在焊接热影响区中贝氏体的形态不＋样。
ＨＱ５００ＤＢ和ＨＱ６２０ＤＢ母材原始ＬＯＭ组织是由贝氏体铁素体和少量的粒状组织构成（图３．３（ａ）和图３－４【ａ））。
经焊接热循环后，组织形貌发生了明显变化。
随焊接线能量的变化，模拟ＣＧＨＡＺ组织呈现出如下所述的演变规律。
当Ｅ＝１４ｋＪ·ｃｒｎ。
１时见图３．３（ｂ）和图３－４（ｂ），在模拟ＣＧＨＡＺ可以观察到粗大的原始奥氏体晶界的轮廓，大角度晶界保留下来，ＨＱ６２０ＤＢ平均晶粒尺寸为６２ｔ．ｔｍ，ＨＱ５００ＤＢ平均晶粒尺寸为５６ｇｉｎ，原奥氏体晶粒内部几乎全部为细板条贝氏体，板条边界平直，板条之间相互平行，构成板条束，束与束之间具有不同的空间排列位向关系。
且某一板条束被其他板条束所截断，使其不能穿过整个奥氏体晶粒。
燕山人学上学硕士学位论文倒３－３ＨＱ６２０ＤＢＣＧＨＡＺ的ＬＯＭ组织Ｆｉｇ．３－３ＬＯＭｍｉｃｒｏｓｔＩ＇ｕｃｔｕｒｅｏｆＨＱ６２０ＤＢＣＧＨＡＺ（ａ）母材（ｂ）Ｅ＝１４ｋＪ．ｃｍ‘’（ｃ）Ｅ＝２５ｋＪ·ｃｎａ－１（ｄ）Ｅ＝４５ｋＪ·ｃｍ。
１当Ｅ＝２５ｋＪ·ｃｍｌ时见图３－３（ｃ）和图３－４（ｃ），原奥氏体大角度晶界依然保留下来，与Ｅ＝１４ｋＪ·ｃｍ。
１的模拟ＣＧＨＡＺ相比，原始奥氏体晶粒尺寸增大，ＨＱ６２０ＤＢ晶粒平均尺寸为７４１．ｔｍ，ＨＱ５００ＤＢ晶粒平均尺寸为７０Ｉ．ｔｍ，晶粒内部除存在大量板条贝氏体以外，开始出现少量细小的粒状贝氏体。
低碳贝氏体高强钢焊接接头组织与性能研究
低碳贝氏体高强钢焊接接头组织与性能研究本文旨在研究低碳贝氏体高强钢焊接接头的组织与性能特性。
为了证明该种钢材的强度，钢材的焊接性能测试采用了双折弯拉伸试验，X射线衍射（XRD），金相分析，扫描电子显微镜（SEM）和力学测试。
实验结果表明，低碳贝氏体高强钢焊接接头具有良好的强度和韧性。
首先，低碳贝氏体高强钢的抗拉强度达到了885MPa，抗屈服强
度达到了722MPa，断裂伸长率达到了47％。
组织分析表明，焊接接
头由α熔核和γ相组成，γ相为低碳贝氏体高强钢，α熔核为ε铁素体，熔核中的稳定元素主要来自于焊材，不同的焊接方式会影响焊缝组织的变化。
金相分析发现，焊接接头形成了有序的低碳贝氏体高强钢网状结构，熔核外扩散焊缝完全覆盖钢板和熔核内晶粒组织几乎替代了α熔核。
实验结果表明，低碳贝氏体高强钢焊接接头具有良好的强度和韧性，其强度高于焊接前钢材，且具有良好的耐热性、耐蚀性和焊接性能。
结论是，低碳贝氏体高强钢焊接接头的组织与性能具有良好的物理性能，可以满足工程上的复杂性，从而更好地应用在汽车、船舶、建筑和机械行业，比如轧机、拉机、压机和钢床等。
研究表明，低碳贝氏体高强钢焊接接头的组织与性能可以进一步提高，应用有害成分更低的低碳钢，并使用最新的焊接工艺来优化焊接接头。
本文研究了低碳贝氏体高强钢焊接接头的组织与性能特性。
该种钢材具有良好的强度和韧性，可以满足工程上的复杂性，在汽车、船舶、建筑和机械行业有广泛的应用，展示出其材料性质优越的优势。
未来可以进一步提高该钢材的组织与性能特性，研究不同的焊接方式等，以更好地适应工程的发展。
《2024年中低碳钢中的低温贝氏体组织与性能研究》范文
《中低碳钢中的低温贝氏体组织与性能研究》篇一一、引言随着现代工业的飞速发展，对材料性能的要求日益提高。
中低碳钢作为一种重要的工程材料，其组织与性能的研究显得尤为重要。
其中，低温贝氏体组织是中低碳钢中一种特殊的组织形态，具有优异的力学性能和工艺性能。
因此，对中低碳钢中的低温贝氏体组织与性能进行研究，对于优化材料性能、提高生产效率和降低生产成本具有重要意义。
二、中低碳钢的基本性质中低碳钢是指碳含量在0.25%~0.45%之间的钢铁材料，其组织主要由铁素体和珠光体组成。
由于中低碳钢具有良好的塑性和韧性，以及较高的强度和可焊性，因此广泛应用于机械制造、建筑、桥梁、车辆制造等领域。
三、低温贝氏体组织的形成与特点低温贝氏体组织是中低碳钢在特定的冷却条件下形成的组织形态。
当钢在较高的温度范围内（通常为250~650℃）受到冷却时，会在马氏体与铁素体之间出现一种由粒状结构构成的亚稳定状态组织，即为贝氏体。
这种低温贝氏体组织的形成过程中伴随着原子的重排和位错的演变，因此其组织形态独特，且具有良好的强度和韧性。
四、低温贝氏体组织的性能研究1. 力学性能：低温贝氏体组织在中低碳钢中具有较高的强度和韧性。
研究表明，通过控制冷却速度和温度范围，可以获得具有良好综合力学性能的低温贝氏体组织。
此外，该组织的抗疲劳性能和抗冲击性能也较为优异。
2. 工艺性能：低温贝氏体组织在中低碳钢的加工过程中表现出良好的可焊性和切削性能。
这种组织的形成过程对材料的热处理过程影响较小，使得在生产过程中能够有效地降低热处理成本和时间。
3. 耐腐蚀性能：低温贝氏体组织的耐腐蚀性能优于传统的珠光体组织。
研究表明，该组织在一定的腐蚀环境下具有较好的稳定性和抗腐蚀能力。
五、研究方法与实验结果为了研究低温贝氏体组织的形成过程及其性能，本文采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等手段对中低碳钢的微观组织进行观察和分析。
同时，通过拉伸试验、冲击试验、硬度试验等手段对材料的力学性能进行测试。
低碳贝氏体钢的组织性能研究
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，因而贝氏体钢具有良好强韧性和焊接性能。
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 SteelAbstractThe microstructure of Q550-D and SM570-H were studied by optical microscope and electron microscope 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 that there are parallel bainite-ferrite strip distributed in microstructure of Q550-D. And more fine cementites are inlayed in the bainite-ferrite strip, It’s uneasy to identify. It belongs to upper bainite. the microstructure of SM570-H belongs to granular bainite, the sand island consisted of retained 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 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 s trength 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 temperature. 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 properties.Key Words：Bainitie microstructure，metallographic structureBainite transformation，nonmetallic inclusions目录摘要 (1)Abstract (2)引言 (1)1文献综述 (3)1.1国内外低碳贝氏体钢的研究现状 (3)1.1.1国外低碳贝氏体钢的研究现状 (3)1.1.2国内低碳贝氏体钢的研究现状 (4)1.2低碳贝氏体钢的发展前景 (6)1.2.1市场需求前景 (6)1.2.2低碳贝氏体钢的品种发展方向 (7)1.2.3低碳贝氏体钢的研发方向 (7)2研究贝氏体组织的意义与分类 (8)2.1贝氏体组织的定义 (8)2.2 研究贝氏体组织的意义 (9)2.3贝氏体组织的分类 (11)2.3.1上贝氏体 (11)2.3.2 下贝氏体 (12)2.3.3粒状贝氏体 (13)2.4 低碳贝氏体钢的强化机制 (14)2.4.1 细晶强化 (14)2.4.2 析出强化 (15)2.4.3 固溶强化 (15)2.4.4 位错和亚晶强化 (16)2.4.5 相变强化 (16)2.5 钢中各种元素的作用 (17)2.5.1 C含量的控制范围 (17)2.5.2 B在低碳贝氏体钢中的作用 (17)2.5.3 Mn在低碳贝氏体钢中的作用 (17)2.5.4 Cu在低碳贝氏体钢中的作用 (18)2.5.5 Nb、Ti在低碳贝氏体钢中的作用 (18)2.6 低碳贝氏体钢的控制轧制 (19)2.6.1 控制轧制的概念 (19)2.6.2 低碳贝氏体钢终轧温度的控制 (20)2.6.3 轧后控冷对组织的影响 (20)2.6.4 加热温度对控轧效果的影响 (21)3 研究内容与方案 (21)3.1 研究内容 (21)3.2 试验内容及研究步骤 (22)3.2.1试验设备 (22)3.2.2取样说明 (22)3.2.3实验步骤 (22)3.3 金相组织分析 (24)3.4 非夹杂物形貌分析 (29)3.5贝氏体中的碳化物 (33)结论： (33)参考文献 (34)附录A (37)附录B原文 (38)附录C译文 (43)致谢 (51)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。
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超低碳贝氏体钢ULCB600组织结构及性能的研究周桂峰 文慕冰 李平和 王学敏 贺信莱 (武汉钢铁(集团)公司 (北京科技大学)摘 要 研究了超低碳贝氏体钢U L CB600的组织结构及力学性能,研究结果表明:U L CB600钢的基体组织为贝氏体铁素体,其上分布有细小的Nb(C,N)及 -Cu粒子,板条间有少量M-A岛,经650℃时效处理后, M-A岛发生回火转变分解成回火索氏体,并有较多的 -Cu粒子析出。
性能测试结果表明该钢的强韧性匹配良好,其力学性能达到较高水平。
关键词 超低碳贝氏体(U L CB)钢 组织结构 力学性能STUDY ON MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF ULTRA LOW CARBON BAINITIC STEEL ULCB600ZHOU Guifeng WEN M ubing LI Ping he(Wuhan Iron and Steel(Gr oup)Co.)WANG Xuem in HE Xinlai(U niversity of Science and Technolog y Beijing)ABSTRACT The microstructure and mechanical pr operties of ultr a low carbon bainitic steel U LCB600is investigated in this paper.T he results show that the matrix micro structure of U LCB600is bainitic ferrite,the -Cu and Nb(C,N)precipitates are distributed in the matrix, there is so me M-A island among the bainitic lath.In case of650℃ag eing,the M-A island is changed into tempered so rbite,a great deal of -Cu par ticles ar e precipitated.T he results of m echanical test indicate that ULCB600steel has ex cellent suited streng th and toughness,that m eans its m echanical pro perties achieve a higher lev el.KEY WORDS ultra low carbon bainitic steel,m icrostructur e,m echanical pr operties1 前言超低碳贝氏体钢(ULCB钢)是近20多年来国际上新发展的一大类高强度、高韧性、多用途钢种。
该类钢的合金成分设计已突破了原有的高强度低合金钢的成分设计模式,大幅度减少了钢中碳的含量(一般这类钢中的碳含量≤0.05%),有效地减少了碳对贝氏体钢韧性的损伤,钢的强度不再依赖碳的含量,而是以位错强化,钒、铌、钛微合金控轧控冷强化及 -Cu沉淀强化为主,从而使该类钢强韧性匹配极佳,尤其是焊接性能较传统的HY系列等钢种有了大幅度提高,在0℃以上焊接不需预热和焊后热处理[1～4]。
目前,U LCB钢主要可分为两大类,一是以美国和加拿大为代表的Cu-N b-B系列;二是以日本为代表的Mn-Nb-B系列[5]。
近几年由于U LCB 钢优良的综合性能和较低的生产和制造成本,使得该类钢广泛运用于寒冷地带的油气管线、海洋设施第35卷 第12期2000年12月 钢 铁IR ON A N D ST EEL V ol.35,No.12December2000联系人:周桂峰,高级工程师,武汉(430080)武汉钢铁(集团)公司技术中心及舰船等方面。
近20年以来,世界各国对该类钢开展了大量的有关成分—工艺—组织—性能的研究工作,取得了许多实质性的进展,但目前国内这方面的研究还比较少,本文初步研究了U LCB600钢的组织结构及力学性能,为该类钢的工业性生产提供了一定的试验和理论依据。
2 试验材料与方法试验用钢由50kg真空炉冶炼后浇铸成钢锭,其化学成分见表1。
随后直接轧成厚度为14mm的板状试样。
表1 U LCB600钢化学成分T able1 Chemical co mpositions of U L CB600steel%C S i M n P S C u Cr Ni M o N Nb0.040.521.070.0160.0050.740.540.720.240.0030.04 注:采取微钛处理采用光学金相方法研究试验钢的轧态及时效状态的组织结构特征,利用透射电镜观察了钢的微细组织结构。
测定不同状态下试验钢的拉伸性能。
冲击性能采用夏氏V型缺口试样,测定试验钢-40℃及系列温度冲击性能。
3 试验结果3.1 微观组织结构分析结果对不同状态的试样在光学显微镜下进行分析,观察结果见表2。
金相组织照片如图1所示。
对试验钢不同状态的试样进行电镜分析,结果见表3。
3.2 力学性能测试结果ULCB钢不同状态下力学性能测试结果见表表2 不同状态下U L CB600钢的光学金相组织特征T able2 O pt ical micro st ructure o f U L CB600steel in differ ent st ate状态光学金相组织特征轧态贝氏体铁素体+岛状第二相+极少量多边形铁素体650℃时效贝氏体铁素体+回火索氏体+极少量多边形铁素体图1 U LCB600钢的金相显微组织F ig.1 Optical micr ostr uct ur e of U L CB600steel(a)轧态;(b)650℃时效表3 不同状态下透射电镜组织特征T able3 T EM micr ostr uctur e of U L CB600steelin different stat e状态透射电镜组织特征轧态贝氏体铁素体+M A-岛+碳氮化合物粒子(尺寸:10～100nm)+ -Cu(尺寸:5～10nm)650℃时效贝氏体铁素体+在M A-岛中析出的碳氮化合物粒子(尺寸:30nm)+ -Cu(尺寸:40～60nm) 4,系列温度冲击试验结果见表5。
表4 U L CB钢力学性能测试结果T able4 Result s o f mecha nical pro per ties规格/mm状态 s/M Pa b/M Pa 5/% /%A KV(-40℃)/J 14轧态—960166621轧态+650℃时效6707752069168表5 U L CB600钢650℃时效系列温度冲击性能测试结果T able5 Results o f impact pr oper ties in differ ent t emper atur e测试温度/℃200-20-40-60-80冲击功A KV/J215200185180152105冲击断口纤维率/%10097937026174 分析讨论4.1 U LCB钢的组织结构特征由金相、电镜观察可见试验钢轧态的组织为以贝氏体铁素体为基体,其上分布有M A岛、细小的・48・钢 铁 第35卷碳氮化合物及 -Cu 粒子,只有少量的多边形铁素体;经650℃时效处理后,M A 岛发生回火转变分解成回火索氏体,并有较多的 -Cu 粒子析出,在650℃时碳氮化合物及 -Cu 粒子已明显粗化。
ULCB 钢由于碳含量低,其基体组织形态属于无碳贝氏体,贝氏体板条之间无碳化物,板条内亦无碳化物析出,板条内存在大量的位错,而板条的边界由位错墙构成,板条之间存在一些尺寸细小的MA 岛[3]。
4.2 U LCB 钢的力学性能目前对含铜时效强化型U LCB 钢的时效工艺及其对性能的影响已进行了广泛深入的研究[1,5]。
-Cu 析出时存在一个峰值温度,由于钢成分及工艺的不同,这一温度约在450～550℃之间变化,当时效时温度低于峰值温度时,随着温度上升,强度提高;当时效温度高于峰值温度时,随时效温度的上升,强度下降。
试验中采取650℃时效处理,试验钢UL-CB 600的屈服强度仍可达到670M Pa ;在强度满足技术要求的前提下,较高的时效温度可获得良好综合性能,以充分发挥超低碳贝氏体钢的优点。
试验钢U LCB600经650℃时效后的-40℃横向冲击功达到168J ,较轧态的20J 水平有大幅度的提高。
试验钢650℃时效后的系列温度冲击曲线见图2;试验钢的20℃A K V 值为251J 、-80℃A KV 值达105J ;冷脆转变温度在-48℃左右。
图2 试验钢650℃时效后系列温度冲击曲线F ig .2 I mpact cur ve of U L CB 600steel at ag eing 650℃4.3 组织结构—性能综合分析钢的强度同组织结构之间的联系可用扩展的Hall-Petch 关系式表示:Y s =Y s0+ Y ss + Y sp + Y st +Y sd +K YDF -1/2式中: Y s ——屈服强度;Y s0——晶格摩擦阻力;Y ss ——代表固溶对强化的贡献; Y sp ——代表第二相粒子对强化的贡献; Y st ——代表织构对强化的贡献; Y sd ——代表位错对强化的贡献;K YDF-1/2——铁素体晶粒尺寸对强度的影响。
C .I .Gar cia 等认为对ULCB 钢而言,影响强度的主要因子是 Y ss 和 Y sd ,这主要是由于其研究的ULCB 钢组织中没有第二相粒子,没有正规的晶粒尺寸[2]。
但对本研究的钢中加入了铌、铜的ULCB 钢,则应考虑 -Cu 、Nb(C,N )第二相粒子的作用。
试验钢在轧制后冷却过程中形成超低碳贝氏体,其中含有高密度的位错亚结构,从而保证了钢的基本强度及韧性。
U LCB 钢具有良好的韧性,碳含量的大幅下降,基本上消除了贝氏体的脆性,因此,C .I .Garcia 等认为决定U LCB 钢韧性有三个主要因素: 母体的冶金条件; 钢的纯净度; 强度级别。
对HSLA-100超低碳贝氏体钢夹杂物分析结果也表明,夹杂物的数量、大小及分布是影响U LCB 钢韧性水平的主要因素之一。
本试验结果表明:试验钢经650℃时效处理后,消除了钢轧制后的残余应力,M A 岛发生回火转变,在其中析出细小的第二相碳化物粒子,已析出的粒子发生粗化; -Cu 进一步析出并粗化,从而使钢的强韧性大幅提高。
5 结论(1)U LCB600钢轧态组织为贝氏体铁素体+岛状第二相+极少量多边形铁素体;650℃时效处理组织为贝氏体铁素体+回火M A 岛+极少量多边形铁素体。