MnNbCuB 低碳贝氏体钢静态再结晶及析出行为研究.pdf

学校代码:10406
分类号: 学号:090080503053

南昌航空大学
硕士学位论文
(学位研究生)

Mn-Nb-Cu-B 低碳贝氏体钢静态再结晶
及析出行为研究






硕士研究生: 杨新
导师: 董洪波副教授
申请学位级别:硕士
学科、专业: 材料加工工程
所在单位: 航空制造工程学院
答辩日期: 2012 年 5 月
授予学位单位:南昌航空大学
Static recrystallization and precipitation
behavior of Mn-Nb-Cu-B low
carbon bainitic steel





A Dissertation
Submitted for the Degree of Master
On Material Processing

by Yang xin

Under the Supervision of
Prof. Dong Hongbo



School of Aviation Manufacturing Engineering
Nanchang Hangkong University, Nanchang, China

May, 2012
摘要
低碳贝氏体钢是近二十年来所发展起来的一种具有高强度、高韧性及优良的
焊接性能的新钢类。因其优异的综合性能目前已经大量运用于大型工程机械、航
空航天、桥梁、油汽管线等领域。低碳贝氏体钢虽然是一种新的钢类,但现在已
经与传统的马氏体淬火钢及铁素体-珠光体钢并驾齐驱,被誉为二十一世纪最有前
景的钢种之一。本文采用应力松弛法对 Mn-Nb-Cu-B 型低碳贝氏体钢的静态再结
晶及析出行为进行了研究。
伴随着高温奥氏体组织演变,钢的加工硬化与软化同步进行。特别是热变形
道次间隙的软化程度是影响形变载荷和组织演变的重要因素。而对微合金钢,由
于形变诱导析出作用,在热变形间隙还会发生微合金碳氮化合物的析出。析出对
软化和组织演变同样产生影响。因此,研究热变形间隙钢的软化和析出动力学对
更好地控制轧制过程非常必要,对制订合理的工艺制度及研究组织性能都有指导
意义。本文在Gleeble-3500热模拟实验机上进行了Mn-Nb-Cu-B型低碳贝氏体钢的
应力松弛实验及等温双道次压缩实验,得到了实验钢在不同温度、变形速率下压
缩变形后的应力松弛曲线及流变应力曲线。主要结论如下:
(1)分析了不同实验条件下的应力松弛曲线,研究表明:Mn-Nb-Cu-B型低
碳贝氏体钢的应力松弛曲线可分为三个明显的阶段:第一直线阶段对应于形变奥
氏体因蠕变而产生的应力松弛;第三阶段表现出小斜率的直线关系,对应于软化
奥氏体的应力松弛;两阶段之间的应力迅速变化,是加工硬化奥氏体的软化过程,
主要是静态再结晶。
(2)计算得到了本实验钢的静态再结晶动力学曲线,然后把应力松弛法与计
算静态再结晶百分数的常用方法“后推法”进行比较,两种方法的结果较吻合。
说明应力松弛法对研究变形间隙的静态再结晶行为是一种简单可行的方法。
(3)采用线性回归的方法计算得到了Mn-Nb-Cu-B型低碳贝氏体钢的形变激
活能Qdef =328kJ/mol及静态再结晶动力学模型:
-1
X  1 exp[(t / ) ] =
-1
X  1 exp[(t / ) ] =5s
13  
 10 d0  exp[238707 /(RT)]
I
同时,通过与实验值比较验证了模型的准确性,计算结果与实验结果吻合得较好。
另外,发现高的应变速率对计算精度有影响,需要修正公式中的参数。
通过本文前面的研究可知:单一的应力松弛实验就能提供足够的数据来确定
任意给定条件下的完整的软化行为,因此在获得相同结果的前提下,其必定比一
系列的双道次压缩实验操作更简单快捷。
(4)通过观察不同实验条件下的应力松弛曲线及析出-温度-时间曲线(PTT
Precipitation-Temperature-Time),发现了一些规律:即预变形量大,析出开始
时间短;变形速率高,析出开始的温度低,即再结晶终止温度低。在较小变形量,
较高温度下,出现二次甚至多次析出现象,这是位错摆脱钉扎后移动,形成新的
形核位置的结果。
(5)通