等温处理和轧制参数对纳米晶/微米晶复合碳钢材料力学性能的影响

【摘要】针对纳米材料强度高,塑性差的问题,本文以20钢、45钢两种亚共析钢为研究对象,利用铝热反应熔化法成功制备了纳米晶与微米晶复合的亚共析碳钢材料,分别通过600℃和800℃不同时间的等温处理研究了该种材料的热稳定性以及其最佳等温处理参数,然后根据等温处理的结果,在600℃进行了不同变形量的轧制,充分证明了铝热法制备的纳米晶/微米晶复合碳钢材料在600℃的成形性,并且通过轧制变形以后,其综合力学性能明显提高。利用铝热反应熔化法成功制备了大尺寸的纳米晶/微米晶复合的20、45两种常用的碳钢材料,其显微结构主要由晶粒尺寸纳米级的铁素体和片层间距微米级的珠光体团复合组成。铸态组织的纳米晶/微米晶复合20、45钢具有较佳的综合力学性能,并且在600℃短时等温处理以后,在其强度基本保持不变的情况下延伸率明显提高,并且在600℃分别等温处理6h和4h为最佳,长时间等温处理后其力学性能下降；但是对其800℃等温处理以后,其综合力学性能下降明显。铸态纳米晶/微米晶复合20、45钢在600℃不同时间等温处理后,其纳米晶的铁素体晶粒长大,并且珠光体片层间距短时间等温处理后不变,长时间等温处理后增大；在800℃不同时间等温处理后片层状珠光体明显球化,体积分数减小,随等温处理时间的延长,球化愈严重。根据前面对铸态纳米晶/微米晶复合20、45钢600℃和800℃不同时间的等温处理的研究结果,在600℃分别进行了变形量为20%,40%和60%的轧制。轧制以后其硬度和抗拉强度较铸态下都显著提高,20钢延伸率较铸态下降明显,45钢略有下降；不同变形量轧制后的延伸率变化不大。铸态纳米晶/微米晶复合20、45钢在6000℃变形量为20%,40%和60%的轧制后,其显微组织中片层状的珠光体被沿轧制方向压扁碎化,并且随变形程度的增加碎化程度愈严重,在变形量60%轧制后片层状珠光体基本消失,其微观组织可以观察到颗粒状的珠光体镶嵌在铁素体基体上,并且轧制后其铁素体晶粒尺寸基本与铸态一致。
【作者】李正宁；
【导师】喇培清；
【作者基本信息】兰州理工大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】铝热反应熔化法；纳米晶/微米晶复合；20钢；45钢；等温处理；轧制；力学性能；

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