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双相钢是由低碳钢或低碳低合金钢经过临界区亚温淬火或控制轧制工艺而得到的一种双相高强度钢。这种钢是1968年由美国首先提出的。我国自80年代开始双相钢研究,已在双相钢板材方面取得了一定成果,主要是用于汽车工业的热轧和热处理双相钢板。于80年代末90年代初,开展了采用低碳低合金双相钢取代中、高碳钢生产绳用钢丝的可行性研究,但由于其研究结果仅仅是基于实验室的实验条件,并未考虑钢丝生产的连续性,所以也无法转化为工业性生产,同时亦存在综合性能达不到良好配合的问题。近几年来科学技术的迅猛发展,为双相组织细化及改性创造了良好的条件,也为高强度双相钢丝的生产奠定了基础,使利用双相钢取代中、高碳钢的铅淬火方法生产高强度钢丝也成为可能。低碳(或低碳低合金)双相钢作为一种新型的冷成型材料,具有极好的拉伸性能,其屈服强度低,并具有连续屈服、加工硬化能力强及均匀延伸率高等特性,故其钢丝可借助于深度拉拔而使强度和韧性的潜力得到充分发挥;且铁素体+马氏体双相组织作为拉拔前的预备组织同时兼具良好的工艺性能和力学性能。用低碳(低碳低合金)双相钢丝取代传统的中(高)碳钢丝,不仅可以改善钢丝性能,同时能消除铅污染、降低能耗。如果采用热轧法生产双相钢丝还可大幅度缩短钢丝生产周期。另外,由于双相钢具有良好的拉拔性能,钢丝生产的其它消耗如模耗、动力消耗、润滑剂等的消耗均有相应降低。但是,用低碳(低碳低合金)钢生产双相钢丝还存在着强度偏低的问题,不能满足高强度级别的弹簧钢丝和轮胎钢丝等现代化生产对钢丝性能的要求,晶粒细化则能很大程度地改善钢丝的性能,不仅可以提高其强度,还可以改善钢丝的塑韧性,使钢丝得到良好的综合性能。
本研究工作以20低碳双相钢的晶粒细化为主题,通过循环淬火热处理、高温形变热处理和磁场淬火热处理三种方法分别实现晶粒细化,对细化后的组织和力学性能变化进行观察比较,得出以下结论:
1.循环淬火使马氏体组织得到细化,其细化效果随淬火次数的增加有明显增加的趋势。循环淬火在对马氏体组织细化的同时对铁素体组织也起到一定的细化作用。但循环淬火细化作用有一定极限,一般在4-5次时为最佳。
2.经高温形变处理后的试样组织比未经形变处理的试样组织明显细化,且随形变量的增大而逐渐细化,当形变量超过50%时,双相组织得到明显细化。
3.临界区磁场淬火可以在一定程度上促进铁素体形核,使铁素体晶粒细化和均匀化,同时还能显著地细化马氏体晶粒,使马氏体相尺寸更细小,分布更均匀且体积分数增加。两者的细化效果随交流磁场强度的增大而增强。