预应变对退火态低碳钢组织和拉伸性能的影响【字数：11448】
低合金高强钢HC300LAD是一种具有高强度、高塑性和应变率强化效应的汽车用钢，具有良好的碰撞吸能潜力，可用于冷成形用的汽车结构件，如轿车的前纵梁。低合金高强钢一般经过热轧、冷轧和退火工艺，退火对板材的成形有很大影响，本文在780℃和840℃下进行退火试验，研究在不同退火处理下显微组织和力学性能的影响。通常这种钢板在成形中会经历多工序成形，预应变对其性能和组织有一定影响，所以本文进行两种温度的退火试验，获得不同的晶粒尺寸，进行不同的预加载试验，预应变分别为3%、6%、9%和12%，接着进行了预应变试样的拉伸实验，对退火态和拉伸试样进行组织观察并进行硬度测试，结果表明:HC300LAD冷轧钢相组成均为铁素体+极少量弥散分布的细小珠光体。随退火温度的不断升高，组织中尺寸较小的晶粒数量逐渐减少;组织中尺寸较小的晶粒基本消失。HC300LAD冷轧钢的拉伸强度呈降低趋势，而伸长率不断增加。HC300LAD冷轧钢板由于在生产过程中经过一定方向的冷轧，其金属晶粒沿着轧制变形方向流动，晶粒被拉长变形，形成金属纤维。随着预应变值的增加，冷轧钢的晶粒被有效地分割细化,其中大部分的冷轧钢晶粒被分化成扁平状或者棒状。在HC300LAD冷轧钢的显微组织中可以看到条状纤维组织。随着预应变数的增加，HC300LAD冷轧钢的晶粒经过冷加工后的畸变晶粒全部因为在晶界或率晶等缺陷处形核而消失殆尽。导致晶粒逐渐细化。因此提高低碳钢HC300LAD的力学性能。随预应变值提高，金相组织晶粒间距逐渐减小。HC300LAD冷轧钢的屈服强度和抗拉强度随着预应变含量的增加而呈现逐渐递增之势。并且屈服强度接近抗拉强度，屈强比增大。HC300LAD冷轧钢的维氏硬度出现先上升后下降的趋势。且未断裂的维氏硬度小于断裂后的维氏硬度。
目录
1.绪论 1
1.1 低碳钢HC300LAD应用现状 1
1.2退火对低碳钢组织性能的研究现状 1
1.3预应变对低碳钢组织性能的研究现状 2
1.4课题研究的相关内容和意义 3
1.4.1课题研究的内容 3
1.4.2 课题研究的意义 3
2.试验材料及方法 4
2.1 试验基本材料 4
2.2 实验方法 4
2.2.1退火 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
处理实验 4
2.2.2 预应变拉伸 4
2.2.3 组织观察 5
2.2.4 硬度测试 5
3.退火温度对HC300LAD钢组织的影响 6
3.1 退火温度对HC300LAD冷轧钢显微组织的影响 6
3.2 780℃退火温度对预应变试样组织的影响 6
3.2.1 780℃退火后预应变组织分析 6
3.2.2 780℃退火后预应变拉断组织分析 7
3.3 840℃退火后预应变对HC300LAD钢显微组织的影响 8
3.3.1840℃退火后预应变组织分析 8
3.3.2 840℃退火后预应变拉断组织分析 9
3.4 晶粒尺寸与预应变之间的关系 10
3.5 本章小结 10
4.预应变对退火处理的HC300LAD力学性能影响 12
4.1 预应变对780℃退火冷轧钢力学性能的影响 12
4.2 预应变对840℃退火冷轧钢力学性能的影响 14
4.3 预应变对退火处理的HC300LAD显微硬度影响 15
4.3.1 预应变对780℃退火冷轧钢显微硬度的影响 15
4.3.2 预应变对840℃退火冷轧钢显微硬度的影响 17
4.4 力学性能与预应变和晶粒尺寸之间的关系 18
4.5 本章小结 19
5.结论 20
参考文献 21
1.绪论
1.1 低碳钢HC300LAD应用现状
在迅速发展的社会生产技术推动之下，汽车、造船、管线、矿山机械、桥梁以及设备制造等领域中，低合金高强钢的应用也越来越多。汽车行业在不断地壮大，减轻汽车的重量成为一种大趋势。虽然部分的厂商为了解决汽车重量的问题，对汽车的主要使用材料切换成铝合金等材料，但是汽车零部件的主要材料依旧是低合金结构钢为主。为了进一步提高低合金高强度钢的性能，研究学者和企业在合金钢中加入部分微量元素，如Ti、V、Nb和Al等合金元素。通过对合金钢的组织分析可知，它的组织由少量珠光体和铁素体组成，加入的微量元素形成的第二相析出物呈现弥散分布状态，其主要原因是依靠碳化物、氮化物在铁素体基体上的析出强化阻碍位错运动，提高屈服强度。依据低碳钢的成分特点分析，其组织较为稳定，成本相对比较。低合金高强钢以控制屈服强度为主，屈强比高，相对而言，加工硬化性能较差，疲劳性能好，适合制造对刚度要求较高的结构件和支撑件。在冲压成形时，回弹量较小，容易控制成形零件的精度。这类钢主要用来制造各种要求强度较高的工程结构，例如桥梁、船舶、车辆、高压容器、输油输气管道、大型钢结构等。对准客户对不同屈服强度的要求，企业通过改变化学成分、调整热处理工艺等方面来满足客户不同的使用要求。
低合金高强钢HC300LAD是一种具有高强度、高塑性和应变率强化效应的汽车用钢，具有良好的碰撞吸能潜力，因此低合金高强钢HC300LAD可用于冷成形用的汽车结构件，如前防撞梁、后防撞梁等高强度保护位置。众所周知轿车的前防撞梁是汽车的主要的吸能部件，其中的板材料主要是冲压成形而成，对变形过程中的钢材要求较高。目前市场上存在的屈服强度大于300MPa的低合金结构钢已经能够批量生产。但是还存在很多的问题，最主要的就是产能不稳定，甚至有些厂商存在力学不稳定等状况。因此对退火后的冷轧低碳钢进行预应变的研究很有现实的必要。而低合金高强钢HC300LAD在预应变的条件下，其力学性能的表现很少有人研究。因此对不同晶粒大小后的预应变条件下的HC300LAD冷轧钢的研究具有重要的现实意义。
1.2退火对低碳钢组织性能的研究现状
退火是将钢加热至临界点Ac1以上或以下温度，保温以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡组织状态的热处理工艺。其主要目的在于使钢获得均匀的化学成分和组织，细化晶粒，调整硬度，消除内应力和加工硬化，改善钢的成形及切削加工性能，并未淬火作好组织准备。
在企业生产中，HC300LAD钢板通常采用连续退火工艺生产，主要方式是带钢连续通过退火炉，其中对于退火炉而言无需封口。带钢在退火炉中不经过任何停留直接进行卷取。连续退火使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒，同时消除加工硬化和残留内应力，钢的组织和性能恢复到冷变形前状态的热处理工艺。
黄元春等人研究了再结晶退火时出现的晶粒粗大问题，分析结果表明：在退火过程中3003铝合金铸轧板再结晶温度为540℃，其中在该过程形成的粗大弥散相对退火过程中的再结晶有促进作用。与此相反的在退火过程中形成的细小弥散相。该相在退火过程中起到抑制作用。介于中间相对再结晶的抑制作用微弱；在500℃温度中退火200s之后，3003铝合金铸轧板在该过程并没有弥散相析出，此时再结晶优于弥散相析出率先发生。
李莜等人研究了不同退火温度和保温时间对SUS410L 热轧态钢板再结晶行为和力学性能的影响。试验结果表明，SUS410L热轧钢板在700℃条件下保温480min仍未完成再结晶。在保温温度大于750℃而小于800℃，时间介于1230min时，SUS410L热轧钢板能基本完成再结晶。晶粒在之后的保温时间里逐步长大。为避免退火过程中出现马氏体而降低材料的延伸率，退火温度800℃。材料的力学性能与热处理后的再结晶程度密切相关。当保温温度为750度且保温时间为480min时可获得最佳的综合机械性能。其中抗拉强度能达到441MPa。
目录
1.绪论 1
1.1 低碳钢HC300LAD应用现状 1
1.2退火对低碳钢组织性能的研究现状 1
1.3预应变对低碳钢组织性能的研究现状 2
1.4课题研究的相关内容和意义 3
1.4.1课题研究的内容 3
1.4.2 课题研究的意义 3
2.试验材料及方法 4
2.1 试验基本材料 4
2.2 实验方法 4
2.2.1退火 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
处理实验 4
2.2.2 预应变拉伸 4
2.2.3 组织观察 5
2.2.4 硬度测试 5
3.退火温度对HC300LAD钢组织的影响 6
3.1 退火温度对HC300LAD冷轧钢显微组织的影响 6
3.2 780℃退火温度对预应变试样组织的影响 6
3.2.1 780℃退火后预应变组织分析 6
3.2.2 780℃退火后预应变拉断组织分析 7
3.3 840℃退火后预应变对HC300LAD钢显微组织的影响 8
3.3.1840℃退火后预应变组织分析 8
3.3.2 840℃退火后预应变拉断组织分析 9
3.4 晶粒尺寸与预应变之间的关系 10
3.5 本章小结 10
4.预应变对退火处理的HC300LAD力学性能影响 12
4.1 预应变对780℃退火冷轧钢力学性能的影响 12
4.2 预应变对840℃退火冷轧钢力学性能的影响 14
4.3 预应变对退火处理的HC300LAD显微硬度影响 15
4.3.1 预应变对780℃退火冷轧钢显微硬度的影响 15
4.3.2 预应变对840℃退火冷轧钢显微硬度的影响 17
4.4 力学性能与预应变和晶粒尺寸之间的关系 18
4.5 本章小结 19
5.结论 20
参考文献 21
1.绪论
1.1 低碳钢HC300LAD应用现状
在迅速发展的社会生产技术推动之下，汽车、造船、管线、矿山机械、桥梁以及设备制造等领域中，低合金高强钢的应用也越来越多。汽车行业在不断地壮大，减轻汽车的重量成为一种大趋势。虽然部分的厂商为了解决汽车重量的问题，对汽车的主要使用材料切换成铝合金等材料，但是汽车零部件的主要材料依旧是低合金结构钢为主。为了进一步提高低合金高强度钢的性能，研究学者和企业在合金钢中加入部分微量元素，如Ti、V、Nb和Al等合金元素。通过对合金钢的组织分析可知，它的组织由少量珠光体和铁素体组成，加入的微量元素形成的第二相析出物呈现弥散分布状态，其主要原因是依靠碳化物、氮化物在铁素体基体上的析出强化阻碍位错运动，提高屈服强度。依据低碳钢的成分特点分析，其组织较为稳定，成本相对比较。低合金高强钢以控制屈服强度为主，屈强比高，相对而言，加工硬化性能较差，疲劳性能好，适合制造对刚度要求较高的结构件和支撑件。在冲压成形时，回弹量较小，容易控制成形零件的精度。这类钢主要用来制造各种要求强度较高的工程结构，例如桥梁、船舶、车辆、高压容器、输油输气管道、大型钢结构等。对准客户对不同屈服强度的要求，企业通过改变化学成分、调整热处理工艺等方面来满足客户不同的使用要求。
低合金高强钢HC300LAD是一种具有高强度、高塑性和应变率强化效应的汽车用钢，具有良好的碰撞吸能潜力，因此低合金高强钢HC300LAD可用于冷成形用的汽车结构件，如前防撞梁、后防撞梁等高强度保护位置。众所周知轿车的前防撞梁是汽车的主要的吸能部件，其中的板材料主要是冲压成形而成，对变形过程中的钢材要求较高。目前市场上存在的屈服强度大于300MPa的低合金结构钢已经能够批量生产。但是还存在很多的问题，最主要的就是产能不稳定，甚至有些厂商存在力学不稳定等状况。因此对退火后的冷轧低碳钢进行预应变的研究很有现实的必要。而低合金高强钢HC300LAD在预应变的条件下，其力学性能的表现很少有人研究。因此对不同晶粒大小后的预应变条件下的HC300LAD冷轧钢的研究具有重要的现实意义。
1.2退火对低碳钢组织性能的研究现状
退火是将钢加热至临界点Ac1以上或以下温度，保温以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡组织状态的热处理工艺。其主要目的在于使钢获得均匀的化学成分和组织，细化晶粒，调整硬度，消除内应力和加工硬化，改善钢的成形及切削加工性能，并未淬火作好组织准备。
在企业生产中，HC300LAD钢板通常采用连续退火工艺生产，主要方式是带钢连续通过退火炉，其中对于退火炉而言无需封口。带钢在退火炉中不经过任何停留直接进行卷取。连续退火使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒，同时消除加工硬化和残留内应力，钢的组织和性能恢复到冷变形前状态的热处理工艺。
黄元春等人研究了再结晶退火时出现的晶粒粗大问题，分析结果表明：在退火过程中3003铝合金铸轧板再结晶温度为540℃，其中在该过程形成的粗大弥散相对退火过程中的再结晶有促进作用。与此相反的在退火过程中形成的细小弥散相。该相在退火过程中起到抑制作用。介于中间相对再结晶的抑制作用微弱；在500℃温度中退火200s之后，3003铝合金铸轧板在该过程并没有弥散相析出，此时再结晶优于弥散相析出率先发生。
李莜等人研究了不同退火温度和保温时间对SUS410L 热轧态钢板再结晶行为和力学性能的影响。试验结果表明，SUS410L热轧钢板在700℃条件下保温480min仍未完成再结晶。在保温温度大于750℃而小于800℃，时间介于1230min时，SUS410L热轧钢板能基本完成再结晶。晶粒在之后的保温时间里逐步长大。为避免退火过程中出现马氏体而降低材料的延伸率，退火温度800℃。材料的力学性能与热处理后的再结晶程度密切相关。当保温温度为750度且保温时间为480min时可获得最佳的综合机械性能。其中抗拉强度能达到441MPa。
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