超快冷工艺下Mn-Ti高强钢中第二相粒子超细化研究

对钢铁材料而言，大部分情况下第二相粒子尺寸均大于其临界转换尺寸，其强化机制主要为Orowan机制，这时细化第二相粒子尺寸对强度提高的作用十分显著，尺寸细化一个数量级的作用相当于提高体积分数两个数量级的作用，因此，第二相强化将是未来钢铁材料强度发展最有潜力的发展方向之一。对微合金钢来说，其析出强化中第二相粒子尺寸集中分布在十几至几十纳米，而前期的初步研究结果表明，采用以超快速冷却技术为核心的新一代TMCP技术，能够显著细化第二相粒子，对Mn-Ti高强钢来说，经过超快冷工艺后第二相粒子尺寸大部分集中在5nm左右，通过计算，其沉淀强化可提供300～500MPa 的强度增量，是通常轧制的微合金化低碳钢第二相强化数值的几倍甚至十几倍，通过细化第二相粒子的手段来近一步提高试验钢的强度具有很大的潜力，因此，研究在超快冷工艺下第二相粒子超细化机理及获得均匀和细化的第二相粒子的超快冷工艺具有重要意义。

对钢铁材料而言，大部分情况下第二相粒子尺寸均大于其临界转换尺寸，其强化机制主要为Orowan机制，这时细化第二相粒子尺寸对强度提高的作用十分显著，尺寸细化一个数量级的作用相当于提高体积分数两个数量级的作用，因此，第二相强化将是未来钢铁材料强度发展最有潜力的发展方向之一。对微合金钢来说，其析出强化中第二相粒子尺寸集中分布在十几至几十纳米，而前期的初步研究结果表明，采用以超快速冷却技术为核心的新一代TMCP技术，能够显著细化第二相粒子，对Mn-Ti高强钢来说，经过超快冷工艺后第二相粒子尺寸大部分集中在10nm左右，通过计算，其沉淀强化可提供150～200MPa 的强度增量，是通常轧制的微合金化低碳钢第二相强化数值的几倍甚至十几倍，通过细化第二相粒子的手段来近一步提高试验钢的强度具有很大的潜力，因此，研究在超快冷工艺下第二相粒子超细化机理及获得均匀和细化的第二相粒子的超快冷工艺具有重要意义。本项目采用Mn-Ti 成分路线，在不添加Cr、Ni、Mo 等贵重合金元素的条件下，通过相关工艺的模拟及轧制研究，研究了影响第二相粒子析出行为的因素。结果表明，对Mn-Ti高强钢来说，第二相粒子主要以相间析出和随机析出两种析出形式存在，分析了超快冷工艺下变形温度、开冷温度及冷却速率等对第二相粒子析出行为的影响规律，得出了影响第二相粒子的主要工艺参数，获得了尺寸在5nm 左右均匀分布的第二相粒子，通过计算，其对应的析出强化量达到了300MPa。