釉化钢退火显微组织和力学性能的研究

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适合制造热水器内胆的釉化钢板,在釉化烧结过程中,由于烧结温度较高(800℃以上),其屈服强度会显著降低。为了保证该钢材在使用中的安全性,需增加钢材的厚度来确保使用的强度的要求,导致成本增加。因此,为了减薄钢材的厚度,需要研究釉化钢的强化机制及釉化烧结过程中造成屈服强度下降的原因。   本文采用退火处理来模拟实际烧结过程,研究不同退火条件对釉化钢显微组织及力学性能的影响,结合热力学计算定量分析釉化钢的强化机制及退火后强度下降的原因,应用Pandat热力学软件对釉化钢的热力学平衡相进行分析,主要的研究结果如下:   在退火工艺参数中,冷却速度和退火温度对釉化钢组织性能的影响较大,随着退火温度的升高,冷却速度的降低,釉化钢的屈服强度和抗拉强度都降低。加热速度和保温时间对釉化钢组织性能的影响较小。釉化钢的强化机制主要为固溶强化、晶粒细化强化和位错强化,这三项因素对强度的贡献分别为20%~21%,43%~45%和19%~29%。经过860℃退火处理后,釉化钢的屈服强度和抗拉强度均有所下降,引起强度降低的原因主要是位错密度下降和晶粒长大,分别占总强度下降的49%~76%和24%。   热力学计算结果表明,在25℃~1000℃的变化范围内,本文所研究的釉化钢主要由铁素体或奥氏体组成,同时含有极少量的AlN,Cu,MnS及复合钛钒铌碳氮化物等析出相。固溶元素C、N、Mn、Si和P在基体和析出相中的分布规律随温度的变化有所不同。增加元素Mn和N的含量可有效降低奥氏体转变温度,Cu含量变化对奥氏体转变温度影响较小。Nb含量从0.003%增加至0.03%和0.05%时,含铌的析出相由一种变为两种,析出相演化过程也较为复杂。
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