文档介绍：国内图书分类号:TG161 学校代码:10213
国际图书分类号: 密级:公开

工学硕士学位论文
(工程硕士)

Cu、Nb 对低碳钢组织性能的影响

硕士研究生: 张瑞
导师: 耿林教授
申请学位: 工程硕士
学科: 材料工程
所在单位: 材料科学与工程学院
答辩日期: 2012 年 6 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
Classified Index: TB332
.: 31

Dissertation for the Master Degree in Engineering

Effect of Cu and Nb on microstructure and
properties of low-carbon steels

Candidate: Zhang Rui
Supervisor: Prof. Geng Lin
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality: Materials Science
School of Materials Science and
Affiliation:
Engineering
Date of Defence: June, 2012
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
摘要
为了提高韧性和焊接性能,碳含量的降低成为钢铁材料的发展趋势与此同
时,降碳带来的强度下降,需由合金元素的加入,晶粒的细化和析出强化弥补。
Cu 和 Nb 就是这类常用的合金元素。
(1)针对一系列铜铌含量不同的低碳钢,研究其轧后力学性能和不同温度回
火后的力学性能,分析了其中不同的铜铌含量对性能的影响;对其中低碳钢的
淬火回火样品做了回火试验(400-600℃),并结合硬度测量、金相组织观察和电
子显微观察,对回火过程中的铜铌析出进行了分析。结果表明:轧后空冷钢中
随铜含量的升高钢的强度增加,表明铜的析出强化效果变强。并且当铜含量增
加到一定程度后,空冷钢的强度将高于水冷,表明此时空冷钢中析出强化的效
果大于水冷的相变强化效果。
(2)钢中铌的添加使空冷和水冷钢的相变组织均得到了细化;而在含等量铜
的钢中,铌的添加不仅细化了相变组织,还明显改变了相变组织类型;铌含量
的增加未使空冷钢的强度增加,表明铌在空冷过程中的析出强化效果不明显。
(3)具有较高铜和铌含量的钢,轧后不同温度回火过程时,都在 500℃-550℃
时出现了强度的最高值和冲击韧性的最低值,特别是含铌高的钢,500℃回火 1
小时后,断裂形式由由韧性断裂变为脆性断裂。
(4)具有较高铜和铌含量的钢,淬火后空冷强度一般高于水冷强度,但在回
火后,水冷强度高于空冷强度,说明水冷钢中位错密度较高,促进了回火过程
中的析出强化,强化效果大于空冷中的析出强化效果。
(5)经成分分析后初步确定,在高铜高铌(%)钢和高铌(%)钢淬火后
不同温度回火过程中出现的两个硬度峰,都是由铌的碳氮化物造成的。
(6)含 %Cu 和 %Nb 的钢在 600C 回火后,铜析出物的颗粒尺度比
Nb(C,N)大一个数量级。
(7)不含铜、只含 %铌的钢在 600C 回火 18 小时后铌析出物颗粒的平
均直径为 ,比含高铜的钢中铌析出物颗粒的尺度小,说明其长大速率由
于铜的影响而变快。
(8)研究发现铜析出的形核与长大速率同样受固溶铌含量影响而加快。分析
是由于固溶铌使组织位错密度升高,增强了铜的析出。

关键词:铜的析出,铌的析出,硬度,回火
- I -
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
Abstract
To improve the toughness and weldability,the carbon content of the steels has
to be deduced, The strength decrease induced by carbon deduction has to be
compensated ,as a result,alloying elements have to be added to refine th