低合金高强钢的磨损性能研究.doc

低合金高强度钢的文献综述 摘要：本文主要综述低合金高强度钢。首先介绍它的成分和工艺。成分主要是考察它的微合金化，通过微合金化和工艺来研究低合金高强度钢的组织。由于不同的合金化和成型工艺得到不同的组织，由此产生不同的性能。因此根据组织的不同我们将低合金高强度钢进行分类。最后我们研究低合金高强度钢的性能，在这里我们主要考察它的磨损性能研究。 关键词：低合金高强度钢 TMCP 微合金化 磨损性能 一、 低合金高强度钢的成分 低合金高强度钢的碳含量在0.27﹪-0.45﹪范围内，合金元素总质量分数在5﹪左右，经过热处理强化后强度大于1400MPa的中碳低合金钢。主要应用于飞机，火箭以及高压容器零件制作。 二、低合金高强度钢的微合金化和成型工艺 1.合金元素对低合金高强度钢的影响 合金元素在低合金高强度钢中有着十分重要的作用,对低合金高强度钢的强度和韧性有重要的影响。正是由于合金元素的作用,在钢的内部形成沉淀强化、弥散强化、固溶强化、位错强化、析出强化以及细晶强化 (l)Ni 属于非碳化物形成元素,一般固溶于钢基固溶体中,开启Y相区，降低相变温度,细化晶粒,提高强度和韧性。 (2)Nb 属于强碳、氮化物形成元素,所形成的碳、氮化物在基体中固溶温度较高。其形成的碳、氮化物能阻止金属的高温回复和再结晶,对细化晶粒有利,不但能提高金属的强度,而且能改善其韧性。 (3)V 也是较强的碳、氮化物形成元素,但所形成的碳、氮化物在基体中固溶温度较低,在热轧过程中弥散析出,起到较强的沉淀强化作用。 (4)Ti 和Nb的作用相似，是较强的碳、氮化物形成元素,所形成的碳、氮化物在基体中固溶温度较高。其形成的碳、氮化物能阻止金属的高温回复和再结晶,对细化晶粒有利,不但能提高金 属的强度,而且能改善其韧性。而且Ti的存在能改善硫化夹杂物的形态,对钢冲击韧性及厚度方向性能大有益处。 (5)Cu 作为钢中的残余元素在以前进行了严格的控制。但近年来,随着研究的不断深入和发展,对铜的作用有了新的认识,铜在铁素体中的溶解度很低,低温时能产生较强的时效强化现象,但在实际生产中铜的加入量应适当控制。 (6)Mn、Cr、Mo Mn、Cr能提高其强度,也有利于其韧性改善;Mo是强烈的贝氏体形成元素,因而在贝氏体钢中是不可缺少的组分,但其含量不能过高,否则对冲击不利。 2.低合金高强度钢的控制轧制和控制冷却 控制轧制是一种定量的预定程序地控制热轧钢的形变温度、压下量(变形量)、形变道次、形变间歇停留时间、终轧温度及终轧后冷却的轧制工艺,钢坯在稳定的奥氏体区域或在亚稳定区域内进行轧制,然后控制冷却速度,以获得铁素体与珠光体组织,有些情况下可获得贝氏体组织。其目的是获得最佳的细化晶粒和第二相均匀分布的组织状态从而有效地改善钢的性能。它充分运用了奥氏体的再结晶和未再结晶两方面理论,通过降低钢坯的加热温度,控制变形量和终轧温度,采用固溶强化、沉淀强化、位错强化及晶粒细化的强化机理,是一种形变与相变结合在一起的综合强化工艺。目前广泛采用的控制轧制工艺也称为热机械控轧(TMCP)工艺。TMCP的实质是控制轧制工艺和控制冷却工艺的结合,通过TMCP工艺生产的钢材具有良好的低温韧性、焊接性能,另外还能降低碳当量、节省合金元素。该方法已成为生产高性能高强度钢所不可缺少的技术。 微合金化钢采用控制轧制和控制冷却工艺是目前生产高强度钢的主要途径之一.根据钢中所添加的微合金元素的特性,采用适当的控轧控冷工艺可大幅度改善钢的性能己被证实。目前在控制轧制中,大量采用微合金化元素Nb V Ti，使之在钢中形成碳、氮及碳氮化合物。利用其在不同条件下的溶解和析出机理抑制晶粒长大,增加铁素体形核率,产生沉淀强化。 3.低合金高强度钢的分类 微合金化钢在H型钢的应用 由于H型钢广泛应用于高层建筑、海洋石油钻井平台等场合,对其性能的要求非常高,传统成分的H型钢已无法满足要求。为了改善H型钢的组织和性能,采用第三代TMCP技术生产的V、N微合金化钢在H型钢上得到了成功应用。采用该技术生产的V、N微合金化钢,通过V (C,N)的沉淀强化以及形成晶内铁素体的细晶强化,使H型钢的性能得到显著提高。研究表明,V微合金化钢中V(C,N)的析出强化和晶内铁素体的细晶强化在提高屈服强度方面的贡献可70%以上。结合H型钢的生产工艺,V、N在H型钢中的作用主要体现在以下几个方面: (l)在奥氏体温度范围内固溶 在奥氏体中,随温度增加V在钢中的溶解度迅速增加。因此,由奥氏体析出的V(C,N)的量很少。这就意味着轧制过程中V(C,N)在阻碍奥氏体晶粒再结晶方面的作用不大。 (2)在相变及随后冷却过程中的析出 由于轧制过程中由奥氏体中析出的V(C,N)量很少,因此其沉淀强化作用主要是由其在相变过程中铁素体内的析出提供的。这是由于在A3- A1