本文主要研究内容
作者许立雄（2019）在《Fe-Mn-Al系轻质低温钢的组织调控及强韧化机理研究》一文中研究指出：Ni系低温钢在过去50年里被广泛应用于制备各种低温容器。近年来,由于国际上Ni矿产资源日益紧缺,且Ni合金成本居高不下,“节Ni化”和“无Ni化”成为Ni系低温钢发展的必然趋势。2015年,韩国浦项制铁研发的极低温用高锰奥氏体低温钢己被成功应用于LNG储罐上,相比之下,我国自主研发的无Ni低温钢还存在屈服强度低、低温韧性差、性能各向异性等问题。本文基于超低碳、高锰、中铝的成分设计思路,开发出了一种强度高、塑性好,同时具有良好低温韧性的Fe-Mn-Al系轻质低温钢。通过热变形行为以及热处理工艺研究掌握了实验钢的组织与性能的调控技术,并揭示了实验钢在室温和-196℃下的塑性变形机制及强韧化机理。总结如下:综合考虑合金元素对相组成、变形机制、力学性能及密度的影响,设计并制备了 Fe-24.4Mn-4.04AI-0.057C 和 Fe-26.0Mn-6.20AI-0.050C两种轻质低温钢。对两种实验钢的相变点、密度、层错能进行了计算与测量,结果表明:Fe-24.4Mn-4.04Al-0.057C钢在560.5～1238.9℃为奥氏体相区,其室温组织为单相奥氏体,密度为7.19g/cm3,相对于纯铁减重8.6%。Fe-26.0Mn-6.20AI-0.050(C钢在490.5～1302.3℃为奥氏体和δ-铁素体双相区,室温组织由80.9%的奥氏体和19.1%的δ-铁素体组成,密度为6.98g/cm3,相对于纯铁减重11.3%。两种实验钢中奥氏体的层错能均在25～55mJ·m-2范围内。相比于Fe-Mn-Al奥氏体钢,Fe-Mn-Al双相钢表现出了一系列反常的热变形特征。在热变形过程中,加工硬化和动态软化均优先发生于δ-铁素体中。δ-铁素体在热变形初期的动态回复造成了流变曲线上的类屈服行为。奥氏体与δ-铁素体之间不均匀的应变分配造成了流变曲线上的锯齿状特征。变形温度>900℃时,δ-铁素体的连续动态再结晶行为使得流变曲线表现为“动态回复型”。变形温度≤900℃时,奥氏体的不连续动态再结晶行为使得流变曲线表现为“动态再结晶型”。基于一种改进的双曲正弦方程和饱和加工硬化指数原则,并考虑组织演变行为对流变曲线的影响,建立了Fe-Mn-Al双相钢瞬态应力的本构模型。经验算,该模型具有较高的预测精度。Fe-Mn-Al双相钢热轧板的抗拉强度和屈服强度相比Fe-Mn-Al奥氏体钢分别提高了76.7MPa和119.4MPa,但由于“带状”组织的存在,其塑性和韧性较差,且力学性能呈各向异性。经1000℃固溶处理]h后,Fe-Mn-Al双相钢获得了最佳综合力学性能,其抗拉强度和屈服强度分别为574.9MPa和362.4MPa,断后伸长率为57.5%,-196℃冲击功达到129.7J·cm-2。固溶处理过程中,奥氏体中较高的形变储能增大了其晶界迁移的驱动力,这使得“带状”δ-铁素体组织发生离散化。固溶处理后,Fe-Mn-Al双相钢的强度主要取决于相比例及显微硬度值,其良好的塑性与韧性主要来源于奥氏体产生的TWIP效应和组织均匀化。在室温拉伸变形过程中,δ-铁素体表现出一系列交滑移特征。奥氏体在塑性变形前期承担了主要变形,并表现出典型的平面滑移特征;塑性变形后期,奥氏体的变形机制以TWIP为主,且应变通过高密度位错墙从奥氏体传递到δ-铁素体中,使两相组织发生协调变形。不全位错平面滑移产生的层错以及位错塞积造成的应力集中,是奥氏体产生形变孪晶的两个必要前提条件。Fe-Mn-Al双相钢在室温下良好的强塑性匹配主要来源于位错、形变孪晶、晶界之间的相互作用而产生的多阶段持续加工硬化行为。在低温下,原子活性降低使得位错滑移所需的临界应力增大,而层错能降低使得产生形变孪晶所需的临界应力减小。因此在-196℃拉伸变形过程中,奥氏体中的位错运动受到抑制,其塑性变形机制以应变诱导孪生为主,形变孪晶产生的TWIP效应使得Fe-Mn-Al双相钢在-196℃下获得了良好的强塑性匹配,其抗拉强度和屈服强度分别为945.0MPa和585.0MPa,断后伸长率为64.5%。在-196℃冲击变形过程中,层错相比位错滑移更容易发生,外载荷造成的应力集中使得孪生变形机制以形核为主。奥氏体中纳米孪晶所产生的TWIP效应以及超低碳设计所造成的γ/δ相界洁净化效果使得Fe-Mn-Al双相钢获得了良好的低温韧性。
Abstract
Niji di wen gang zai guo qu 50nian li bei an fan ying yong yu zhi bei ge chong di wen rong qi 。jin nian lai ,you yu guo ji shang Nikuang chan zi yuan ri yi jin que ,ju Nige jin cheng ben ju gao bu xia ,“jie Nihua ”he “mo Nihua ”cheng wei Niji di wen gang fa zhan de bi ran qu shi 。2015nian ,han guo pu xiang zhi tie yan fa de ji di wen yong gao meng ao shi ti di wen gang ji bei cheng gong ying yong yu LNGchu guan shang ,xiang bi zhi xia ,wo guo zi zhu yan fa de mo Nidi wen gang hai cun zai qu fu jiang du di 、di wen ren xing cha 、xing neng ge xiang yi xing deng wen ti 。ben wen ji yu chao di tan 、gao meng 、zhong lv de cheng fen she ji sai lu ,kai fa chu le yi chong jiang du gao 、su xing hao ,tong shi ju you liang hao di wen ren xing de Fe-Mn-Alji qing zhi di wen gang 。tong guo re bian xing hang wei yi ji re chu li gong yi yan jiu zhang wo le shi yan gang de zu zhi yu xing neng de diao kong ji shu ,bing jie shi le shi yan gang zai shi wen he -196℃xia de su xing bian xing ji zhi ji jiang ren hua ji li 。zong jie ru xia :zeng ge kao lv ge jin yuan su dui xiang zu cheng 、bian xing ji zhi 、li xue xing neng ji mi du de ying xiang ,she ji bing zhi bei le Fe-24.4Mn-4.04AI-0.057C he Fe-26.0Mn-6.20AI-0.050Cliang chong qing zhi di wen gang 。dui liang chong shi yan gang de xiang bian dian 、mi du 、ceng cuo neng jin hang le ji suan yu ce liang ,jie guo biao ming :Fe-24.4Mn-4.04Al-0.057Cgang zai 560.5～1238.9℃wei ao shi ti xiang ou ,ji shi wen zu zhi wei chan xiang ao shi ti ,mi du wei 7.19g/cm3,xiang dui yu chun tie jian chong 8.6%。Fe-26.0Mn-6.20AI-0.050(Cgang zai 490.5～1302.3℃wei ao shi ti he δ-tie su ti shuang xiang ou ,shi wen zu zhi you 80.9%de ao shi ti he 19.1%de δ-tie su ti zu cheng ,mi du wei 6.98g/cm3,xiang dui yu chun tie jian chong 11.3%。liang chong shi yan gang zhong ao shi ti de ceng cuo neng jun zai 25～55mJ·m-2fan wei nei 。xiang bi yu Fe-Mn-Alao shi ti gang ,Fe-Mn-Alshuang xiang gang biao xian chu le yi ji lie fan chang de re bian xing te zheng 。zai re bian xing guo cheng zhong ,jia gong ying hua he dong tai ruan hua jun you xian fa sheng yu δ-tie su ti zhong 。δ-tie su ti zai re bian xing chu ji de dong tai hui fu zao cheng le liu bian qu xian shang de lei qu fu hang wei 。ao shi ti yu δ-tie su ti zhi jian bu jun yun de ying bian fen pei zao cheng le liu bian qu xian shang de ju chi zhuang te zheng 。bian xing wen du >900℃shi ,δ-tie su ti de lian xu dong tai zai jie jing hang wei shi de liu bian qu xian biao xian wei “dong tai hui fu xing ”。bian xing wen du ≤900℃shi ,ao shi ti de bu lian xu dong tai zai jie jing hang wei shi de liu bian qu xian biao xian wei “dong tai zai jie jing xing ”。ji yu yi chong gai jin de shuang qu zheng xian fang cheng he bao he jia gong ying hua zhi shu yuan ze ,bing kao lv zu zhi yan bian hang wei dui liu bian qu xian de ying xiang ,jian li le Fe-Mn-Alshuang xiang gang shun tai ying li de ben gou mo xing 。jing yan suan ,gai mo xing ju you jiao gao de yu ce jing du 。Fe-Mn-Alshuang xiang gang re ga ban de kang la jiang du he qu fu jiang du xiang bi Fe-Mn-Alao shi ti gang fen bie di gao le 76.7MPahe 119.4MPa,dan you yu “dai zhuang ”zu zhi de cun zai ,ji su xing he ren xing jiao cha ,ju li xue xing neng cheng ge xiang yi xing 。jing 1000℃gu rong chu li ]hhou ,Fe-Mn-Alshuang xiang gang huo de le zui jia zeng ge li xue xing neng ,ji kang la jiang du he qu fu jiang du fen bie wei 574.9MPahe 362.4MPa,duan hou shen chang lv wei 57.5%,-196℃chong ji gong da dao 129.7J·cm-2。gu rong chu li guo cheng zhong ,ao shi ti zhong jiao gao de xing bian chu neng zeng da le ji jing jie qian yi de qu dong li ,zhe shi de “dai zhuang ”δ-tie su ti zu zhi fa sheng li san hua 。gu rong chu li hou ,Fe-Mn-Alshuang xiang gang de jiang du zhu yao qu jue yu xiang bi li ji xian wei ying du zhi ,ji liang hao de su xing yu ren xing zhu yao lai yuan yu ao shi ti chan sheng de TWIPxiao ying he zu zhi jun yun hua 。zai shi wen la shen bian xing guo cheng zhong ,δ-tie su ti biao xian chu yi ji lie jiao hua yi te zheng 。ao shi ti zai su xing bian xing qian ji cheng dan le zhu yao bian xing ,bing biao xian chu dian xing de ping mian hua yi te zheng ;su xing bian xing hou ji ,ao shi ti de bian xing ji zhi yi TWIPwei zhu ,ju ying bian tong guo gao mi du wei cuo qiang cong ao shi ti chuan di dao δ-tie su ti zhong ,shi liang xiang zu zhi fa sheng xie diao bian xing 。bu quan wei cuo ping mian hua yi chan sheng de ceng cuo yi ji wei cuo sai ji zao cheng de ying li ji zhong ,shi ao shi ti chan sheng xing bian luan jing de liang ge bi yao qian di tiao jian 。Fe-Mn-Alshuang xiang gang zai shi wen xia liang hao de jiang su xing pi pei zhu yao lai yuan yu wei cuo 、xing bian luan jing 、jing jie zhi jian de xiang hu zuo yong er chan sheng de duo jie duan chi xu jia gong ying hua hang wei 。zai di wen xia ,yuan zi huo xing jiang di shi de wei cuo hua yi suo xu de lin jie ying li zeng da ,er ceng cuo neng jiang di shi de chan sheng xing bian luan jing suo xu de lin jie ying li jian xiao 。yin ci zai -196℃la shen bian xing guo cheng zhong ,ao shi ti zhong de wei cuo yun dong shou dao yi zhi ,ji su xing bian xing ji zhi yi ying bian you dao luan sheng wei zhu ,xing bian luan jing chan sheng de TWIPxiao ying shi de Fe-Mn-Alshuang xiang gang zai -196℃xia huo de le liang hao de jiang su xing pi pei ,ji kang la jiang du he qu fu jiang du fen bie wei 945.0MPahe 585.0MPa,duan hou shen chang lv wei 64.5%。zai -196℃chong ji bian xing guo cheng zhong ,ceng cuo xiang bi wei cuo hua yi geng rong yi fa sheng ,wai zai he zao cheng de ying li ji zhong shi de luan sheng bian xing ji zhi yi xing he wei zhu 。ao shi ti zhong na mi luan jing suo chan sheng de TWIPxiao ying yi ji chao di tan she ji suo zao cheng de γ/δxiang jie jie jing hua xiao guo shi de Fe-Mn-Alshuang xiang gang huo de le liang hao de di wen ren xing 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自北京科技大学的许立雄，发表于刊物北京科技大学2019-06-27论文，是一篇关于轻质钢论文,低温钢论文,组织调控论文,铁素体论文,强韧化机理论文,北京科技大学2019-06-27论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自北京科技大学2019-06-27论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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