Fe-C-Mn-Si系组织梯度中碳纳米高强钢制备基础研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51874216
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0414.材料冶金加工
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The strength of nano-structured steel is usually several times that of counterparts. Only low-carbon nano-structured steel can be fabricated by cold rolling and annealing technology and the elongation is poor. A new approach combining the treatment of carbon gradient and cold rolling and annealing to fabricate the Fe-C-Mn-Si medium carbon nano-structured high strength steel and improve the elongation of nano-scale steel is proposed.The graded carbon distribution from surface to core in sample is obtained by gradient treatment at austenization range. The gradient microstructure of bainite in surface and martensite in core is obtained by queching the sample with gradient distribution of carbon.Finally,the gradient microstructure of nano-scale ferrite grain in core to micron-scale ferrite grain on surface can be produced after cold rolling and annealing. Medium carbon nano-structured steel can be produced by this new method, which will expand the nano-scale steel from low-carbon steel to medium-carbon steel through cold rolling and annealing technology. Meanwhile,the elongation of nano-structured steel with gradient microstructure of grain size can be improved to meet the engineering requirment in the condition of that strength of steel is still more than two times that of counterparts. The influences of composition distribution and technology parameters on gradient microstructure will be ascertained by this study. At the same time, the mechanism of elongation improvement by gradient microstructure will be clarified. The study of this project will not only provide the theoretical basis for the industry production of medium carbon nano-structured high stregth steel, but also enrich the basic theory of elongation improvement by gradient microstructure in nano-structured steels.
纳米钢铁材料强度是相同成分普通钢铁材料的数倍以上,目前采用冷轧和退火工艺只能制备低碳纳米钢,并且制备出的低碳纳米钢延伸率较低。本项目提出结合碳梯度分布处理和冷轧退火工艺,制备晶粒尺寸梯度分布Fe-C-Mn-Si系中碳纳米高强钢并改善延伸率的新方法。通过碳梯度处理使钢中含碳量从中心到表面呈梯度分布,淬火后获得芯部马氏体和表面贝氏体复相组织,然后采用冷轧和退火工艺,得到晶粒尺寸由芯部纳米级逐渐向表面微米级连续变化的铁素体梯度组织,制备出中碳纳米钢,将冷轧和退火工艺制备纳米钢由低碳钢扩大到中碳钢范围。同时,通过晶粒尺寸梯度分布组织改善中碳纳米钢延伸性能。揭示碳元素分布和冷轧退火工艺参数对纳米晶粒梯度组织的影响规律,阐明晶粒梯度组织对纳米碳锰钢强塑性的影响机理,探索改善纳米钢铁材料延伸性能的新方法。不仅能为中碳纳米钢工业化生产提供理论指导,而且可以丰富纳米钢铁材料梯度组织改善延伸性能的基础理论。

结项摘要

纳米钢铁材料强度是相同成分普通钢铁材料的两倍以上,目前制备大块纳米钢铁材料最有效的方法是冷轧+退火工艺,但目前还不能制备含碳量大于0.2wt.%的中碳纳米钢,并且制备出的低碳纳米钢由于纳米级晶粒加工硬化能力低,导致延伸率很低,达不到工程用钢的要求。针对这一难题,本项目提出结合碳梯度分布处理和冷轧退火工艺,制备晶粒尺寸梯度分布Fe-C-Mn-Si系中碳纳米高强钢并改善延伸率的新方法。项目采用脱碳、轧制、退火等方法制备了晶粒尺寸从表面到中心逐渐减小的梯度组织中碳钢,对具有梯度纳米结构的中碳钢组织和力学性能进行了系统的研究。此外,还进行了脱碳钢的温轧退火实验,探明了轧制温度对梯度组织及其性能的影响规律。结果表明,通过脱碳淬火可成功实现碳梯度分布,对中碳马氏体实施等效应变为1.5的大压下轧制,试样表面无微裂纹产生,相比未脱碳均质马氏体钢具有更好的塑性。脱碳淬火试样中存在碳梯度变化和马氏体尺寸梯度变化。表层由于C扩散速度更快,提高了碳化物的溶解速率,使得奥氏体晶界迁移速率更快,表层的奥氏体晶粒更粗大,最终得到了奥氏体晶粒尺寸的梯度分布,从而进一步获得马氏体的尺寸梯度分布,即表层粗大的低碳马氏体组织逐渐过渡到芯部细小的中碳马氏体组织。另外,随着退火时间的延长,获得的梯度组织屈服强度、抗拉强度逐渐降低,总延伸率逐渐降低。当组织中存在较多超细晶组织时,拉伸曲线没有表现出明显的加工硬化能力。梯度组织板条马氏体钢在进行压下量为70%的温轧后,在550~650℃退火可获得梯度组织,当低温段时间退火处理后,芯部为细小纳米晶粒组织,边部为较粗大的微米级晶粒组织,实现了从表层到芯部的组织梯度变化,改善了纳米结构钢铁材料的延伸率。本项目研究结果不仅能为中碳纳米钢的工业化生产提供理论指导,而且可以丰富纳米钢铁材料梯度组织改善延伸性能的基础理论。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Efect ofNiobium ontheThermal Stability andMechanical Properties ofaLow‑Carbon Ultrafne Grain Steel
铌对低碳超细晶粒钢热稳定性和力学性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Metals and Materials International
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Qingxiao Zhang;Wei Wang;Qing Yuan;Zhoutou Wang;Zhicheng Zhang;Guang Xu
  • 通讯作者:
    Guang Xu
冷轧中碳梯度马氏体钢组织与性能研究
  • DOI:
    10.1111/j.1468-2494.2012.00755.x
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    金属学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王周头;袁清;张庆枭;刘升;徐光
  • 通讯作者:
    徐光
Influence of Cementite Precipitation on Work Hardening Behavior in Ultrafine Grain Steels Rolled at Room and Cryogenic Temperatures
渗碳体析出对室温和低温轧制超细晶粒钢加工硬化行为的影响
  • DOI:
    10.3390/met12111845
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    metals
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Zhoutou Wang;Qing Yuan;Zhicheng Zhang;Qingxiao Zhang;Guang Xu
  • 通讯作者:
    Guang Xu
Enhanced Mechanical Properties in a Low-Carbon Ultrafine Grain Steel by Niobium Addition
通过添加铌增强低碳超细晶粒钢的机械性能
  • DOI:
    10.1007/s11661-021-06459-3
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS A
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Qingxiao Zhang;Qing Yuan;Zhoutou Wang;Wenwei Qiao;Guang Xu
  • 通讯作者:
    Guang Xu
Enhanced Thermal Stability of the Low-Carbon Ultrafine Grain Steel with Nanoprecipitates
纳米沉淀物增强低碳超细晶粒钢的热稳定性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Steel Research International
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Qingxiao Zhang;Qing Yuan;Zhoutou Wang;Wenwei Qiao;Guang Xu
  • 通讯作者:
    Guang Xu

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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    管理评论
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    田也壮
基于扎根理论的教师网络实践社区行为投入研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    徐光
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  • 发表时间:
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  • 通讯作者:
    刘鲁川
超级贝氏体钢相变的原位观察研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    刘峰
高信噪比拍瓦激光装置的前端优化设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王韬;戴亚平;李大为;徐光
  • 通讯作者:
    徐光

其他文献

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渗硼和等温贝氏体相变集成工艺制备新型纳米结构高强贝氏体模具钢基础研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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