Ti-Mo铁素体钢中纳米粒子相间析出行为与强韧化机理

This project will establish nanoparticles change evolution prediction model through the calculation of equilibrium solution-precipitation theory , combing the chemical-process parameters-precipitation model-test observation statistics; A prediction model of interphase precipitation will be built based on the ledge mechanism and solute drag-depletion mechanism. This paper will study on the relationship between nanoparticles and λ/α interface in low carbon high strength steel to explain the formation mechanism of interphase precipitation nanoparticles, combining the ledge mechanism and solute drag-depletion mechanism. Lastly, strengthening and toughening effect of precipitation nanoparticles will be calculated during different process stages to provide the supporting basis for the production of low carbon nanoparticles precipitation high strength steel.

项目将通过纳米粒子的平衡固溶-析出理论计算研究, 结合成分-工艺参数-析出模型-试验观察统计建立纳米粒子转变演化预报模型；结合台阶机制和溶质消耗理论，建立相间析出的预测模型。研究Ti-Mo系低碳高强钢中纳米粒子与λ/α界面的关系，尝试结合台阶机制或溶质消耗理论，解释纳米粒子相间析出形成机理；计算不同工艺阶段析出的纳米粒子对钢强韧化影响，为低碳纳米粒子析出高强钢的生产提供支撑依据。

项目从工艺的角度，分析了终轧温度、冷却方式、变形量对钢组织和力学性能的影响，重点研究了纳米粒子的析出行为演变规律；从化学成分角度，研究了Mo含量对钢力学性能和热力学稳定性的影响，从而优化了Ti-Mo系铁素体钢成分设计；通过纳米粒子平衡固溶-析出理论，建立了纳米粒子的析出模型，结合工艺参数-析出模型-试验观察统计初步建立了纳米粒子转变演化预报模型；结合台阶机制和溶质消耗理论，建立相间析出预测模型（预测温度对纳米粒子相间析出排间距和粒间距的影响）；采用三维原子探针定量研究了Ti-Mo系铁素体钢中纳米粒子与λ/α界面的关系，深入考虑界面类型、λ/α界面迁移速率，采用超级台阶理论，揭示纳米粒子相间析出形成机理；依据成分-不同工艺-力学性能-纳米粒析出-晶粒大小-位错观察等对应关系，从强化机理方面，具体分析了不同工艺对钢强韧化影响，揭示了纳米粒子的强韧化机理，为低碳纳米粒子铁素体钢的生产提供理论基础，对提高我国纳米相强化钢研究水平，开发新型高强高韧钢具有重要指导作用。.（1）在870～970℃范围内，试验钢的最佳力学性能对应的终轧温度为900℃；在不同冷却方式（水冷、风冷和炉冷）下，水冷可以获得最佳力学性能；纳米粒子最优化成分分别为：0.5C-0.13Ti-0.22Mo和0.09C-0.18Ti-0.37Mo。.（2）Mo含量的增加抑制了纳米颗粒的时效，提高了钢的回火抗力。当Mo含量超过0.37wt%时，抑制效果不明显；Mo含量越高，晶粒越细，位错密度越高，Ti在铁素体区的固溶度越高。理想化学配比的MNF钢具有最高的热力学稳定性。.（3）满足理想化学配比的纳米粒子，其析出的形核无论是相间析出，还是位错形核析出，其析出所需的时间随着温度降低而增加的趋势明显小于非理想化学配比。在卷取保温阶段，Ti含量对最快析出温度区间的影响程度较大。应变量增加，纳米粒子在铁素体中的形核率会在一定程度上减少，但其相间析出的形核孕育期减少，在一定的析出量下，增加其弥散析出的孕育期，即抑制纳米粒子以弥散方式析出，增加相间析出。.（4）溶质消耗理论的计算结果表明随着温度的变化，其相间析出的排间距表现出离散值，差异性较大。而半台阶机制的计算结果准确地表征卷取温度对相间析出行为的影响。超级台阶理论则从化学成分和温度准确表征了纳米粒子相间析出行为过程中的排间距和粒间距变化关系，且计算的模型和结果能与3DAP试