1. 研究目的与意义（文献综述）

Q235钢是一种十分常见的材料，由于其含碳量适中，综合性能比较好，强度，性能以及焊接性能有着较好的配合，因而用途十分的广泛，常用以制造房屋，船舶，车辆^[1] ，桥梁，锅炉，容器等，也大量用作对要求一定综合性能的机械零件。目前，国内外在应用Q235材料时，一般采用热处理来提高其性能，因而生产周期长，花费较高，还需要使用能源。若能在铸态下达到其热处理后的性能要求，这将会有效节约能源，缩短生产周期，降低成本。因此，研究铸态Q235材质具有重要的发展应用前景^[2]。

众所周知，化学成分和处理工艺对金属材料的组织和性能有重要影响。Q235钢的主要成分有Fe，C，Mn，Si，以及微量的P,S等。研究表明^[3]，碳含量对钢的力学性能起决定性的作用，碳通常与铁形成碳化物 Fe₃C，碳含量增加，碳化物含量也增加，从而增加了索氏体数量。而且这些碳化物可看作为液态金属的非均质形核核心，在凝固过程中起到晶核的作用，从而使得组织晶粒变细。通常，随着碳含量增加，钢的强度和硬度会升高，但塑性、韧性会随之降低。Q235钢的碳含量为0.14%~0.22%，属于低碳钢，由于含碳量较低，铸态Q235强度有所不足。不进行热处理的情况下想要提升其性能，合金化是一种不错的选择。林泉^[4]、刘春阳^[5]等人通过对低碳钢进行微量合金化处理，添加微量的 Mn、Nb、V、Ti 等合金元素，提高了材料的力学性能。其中加入Mn能有效提升钢的屈服强度和抗拉强度，而伸长率随Mn含量的增加呈现出先增后减的趋势。高Mn时加入Ti对钢的屈服强度和伸长率的影响都不明显，而加入微量的Nb时，钢的屈服强度和抗拉强度显著增加，伸长率则一定程度的降低。Guang Qin ^[6]等人也对Nb的合金化作用进行了研究，得到了类似结论。加入微量的V也能对钢的屈服强度和抗拉强度有所提高，值得一提的是，在钒钢中加入氮时，原来处于固溶状态的V变为析出状态，发挥出沉淀强化作用，从而大大提升了钢的性能^[7]。近年来，这种由氮和金属元素相互作用产生的析出强化效应收到了极大的重视，具有广泛的应用前景^[8]。同时，杨才福等人^[9]研究指出复合加入一定量的V，Ti，Nb不仅能提升钢的抗拉强度和屈服强度，伸长率也会有所提升，这主要是这些元素形成的微合金碳化物对钢的细化晶粒和沉淀强化的综合作用所致。此外，加入一些稀土元素如Ce，La，Pr，Nd等也对钢的性能有着一定提升^[10，11]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

2.1.1．市场调研及文献检索，了解国内外相关研究概况和发展趋势。

2.1.2．选择确定基本化学成份、低合金化元素和适宜的变质剂，采用中频感应电炉熔制合金并浇注y型试块，制备试样。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－7周：按照研究方案，确定基本成分、选择适宜的合金成分及变质剂，熔制合金，制备待测试分析试样。

第8－12周：采用光谱成分分析仪、金相显微镜、硬度测试仪、万能材料性能试验及电子探针等仪器设备分析其成分、组织和性能。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 张富彬, 高秀武, 代方正,等. 重型载货汽车支架铸造工艺研究[j]. 金属加工(热加工)热加工, 2014(15):26-27.

[2] 翁宇庆,杨才福,尚成嘉.低合金钢在中国的发展现状与趋势[j].钢铁，2011，46（9）：1-10.

[3] 肖利民, 冯义成, 郭海龙,等. 碳含量对高强高韧铸钢组织和性能的影响[j]. 铸造技术, 2014(1):17-19.