超快冷條件下含Nb鋼析出行為機理及模型研究

《超快冷條件下含Nb鋼析出行為機理及模型研究》是依託東北大學，由周曉光擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：超快冷條件下含Nb鋼析出行為機理及模型研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：周曉光
• 依託單位：東北大學

中文摘要

基於前置式超快冷技術的含Nb鋼升級軋制的基本思想是採用高速連續軋制，軋後立即進入超快冷固定硬化奧氏體組織、抑制Nb在奧氏體中析出，使Nb的析出粒子在鐵素體甚至貝氏體中大量彌散析出，實現更高級別鋼種的非低溫降負荷軋制。採用該技術的難點在於利用超快冷保留變形能以實現Nb的低溫相間析出。為此需要①研究超快冷對硬化奧氏體的固定作用和對變形能釋放的抑制作用②研究超快冷條件下Nb在鐵素體甚至貝氏體相變過程中低溫析出行為和析出動力學曲線；包括析出粒子尺寸、形態、分布等③建立Nb在鐵素體和貝氏體相變過程中的析出熱力學和析出動力學數學模型以便於工藝的擴展和外延。本課題突破傳統TMCP工藝終軋溫度較低、部分再結晶區待溫時間較長進而降低生產效率的不足，彌補傳統數學模型不適用超快冷的缺憾。該成果不僅可以指導含Nb鋼的現場生產，同時可以降低微合金元素Nb的使用量，降低了生產成本，符合我國國民經濟可持續發展的要求。

結題摘要

含Nb鋼廣泛套用於汽車、橋樑、造船、航天等諸多領域。針對含Nb鋼生產中存在的問題（如成本高、生產效率低等），本項目以某含Nb鋼為研究對象，研究了超快冷條件下含Nb鋼的析出行為，並建立了相應的數學模型。按照項目計畫書中的內容，完成了既定目標。本項目取得了如下研究結果： （1）確定了超快冷工藝軋制含Nb鋼的最佳終軋溫度約為910℃。超快冷可控制相變前奧氏體的形態，保留硬化奧氏體的缺陷，細化奧氏體晶粒。（2）採用超快冷後，實現了Nb(CN)在鐵素體和貝氏體相變過程中細小彌散析出。超快冷終冷溫度處於鐵素體相區可實現較小的析出粒子尺寸，最大的析出粒子密度和較大的析出相體積分數，有利於更好地發揮Nb的析出強化效果。（3）建立了超快冷條件下Nb在鐵素體中析出的熱力學和動力學數學模型。其最大形核率溫度為620℃，最快析出溫度為700℃。計算的析出相體積分數與實測的析出相體積分數吻合良好。（4）與低溫軋制＋層流冷卻工藝（析出粒子密度約為450個/μm）相比，高溫終軋＋超快冷新工藝（析出粒子密度約為1000個/μm）得到的析出粒子密度更大，其析出強化效果可達70MPa。（5）終軋溫度和終冷溫度相同時，採用UFC後，析出物粒子尺寸顯著細化，超快冷條件下含Nb鋼的主要強度機制為：細晶強化、相變強化、位錯強化和析出強化。該研究結果已經套用於工業現場，產生了巨大的經濟和社會效益。實現了含Nb船板鋼AH32升級AH36；實現了含Nb高鋼級管線鋼無/少Mo的成分設計，降低了生產成本；實現了含Nb汽車大梁鋼的低負荷、高效率軋制。該項目在實施過程中課題組共發表論文18篇,錄用3篇；獲授權專利1項；進行兩項項目鑑定。該項目培養碩士研究生4名，博士研究生1名。本項目更好地發揮了Nb的析出強化效果，實現了含Nb鋼生產的成本和工藝減量化，為我國資源的可持續發展做出了重要貢獻。