高强度紧固件用42CrMo钢的组织和力学性能研究

发布时间：2017-08-26 19:54

  本文关键词：高强度紧固件用42CrMo钢的组织和力学性能研究

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【摘要】：随着我国高速铁路的快速发展,对紧固件用钢的要求也越来越高,根据国家“十三五”规划,我国未来仍将大力发展高速轨道交通,对高端紧固件的需求量很大,但是我国的紧固件用钢现在正处于低端产能过剩,高端产能不足的状态,对紧固件用钢的研究非常必要。本文选取高强度紧固件用42CrMo钢作为研究对象,通过向钢中加入合金元素V、Cr来提升钢的强度,分析合金元素加入后钢组织的变化和回火温度改变对钢力学性能和组织的影响;通过电渣重熔改善钢的纯净度,研究钢中夹杂物对钢的冲击韧性的影响;研究重熔后的高强42CrMo钢连续冷却过程中的相变,并制定出合理的热处理工艺。(1)42CrMo钢中加入合金元素V后,抗拉强度和屈服强度均有所提高,合金V的含量控制在0.38%时,钢的力学性能达到最佳,此时钢的回火温度应控制在600℃,钢的组织为回火索氏体,主要析出物为铬的碳化物和钒的碳化物,这些弥散分布的碳化物影响着钢的力学性能。(2)42CrMo钢中加入合金元素Cr的量控制在2.0%时,钢的力学性能最好,此时钢的回火温度应控制在560℃,钢的组织为回火索氏体,钢中主要析出物为铬的碳化物。这些碳化物的分布和尺寸影响着42CrMo钢的力学性能。(3)通过对42CrMo钢进行电渣重熔实验后发现,电渣重熔能够很好的降低钢中夹杂物的数目,尤其是大型夹杂物的数目,实验所采用的渣系对电渣重熔的结果影响较大,70%CaF2-30%Al2O3渣系的夹杂物去除率要比60%CaF2-20%CaO-20%Al2O3渣系的夹杂物去除率高,两种渣系对不同种类的夹杂物有着不同的去除效果,60%CaF2-20%CaO-20%Al2O3渣系对氧化铝类夹杂物去除能力较低,70%CaF2-30%Al2O3渣系对钢中的氧化铝类夹杂、硅酸盐类夹杂和环状氧化物夹杂的去除效果明显,夹杂物尺寸和数目的优化能够有效提升42CrMo钢的低温冲击韧性。(4)通过热膨胀法绘制了重熔后42CrMo钢的CCT曲线。实验得到了42CrMo钢在不同冷速下的凝固组织,42CrMo钢冷速为0.1℃/s、0.5℃/s时,42CrMo钢中组织为铁素体和珠光体;冷速为1℃/s时,42CrMo钢中组织主要为贝氏体;冷速为5℃/s、10℃/s时,42CrMo钢中组织为少量贝氏体和马氏体。根据高强度42CrMo钢的连续冷却相变结果可知,在生产高强度42CrMo钢时,轧制后应采用缓冷工艺,工业调质淬火时应采用油冷。
【关键词】：42CrMo钢 组织 夹杂物 力学性能 CCT曲线
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH136;TG142.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 文献综述11-19
• 1.1 国内外高速铁路的发展近况11
• 1.2 轨道交通高强紧固件用钢的性能11-12
• 1.3 高强紧固件用钢的研究进展12-13
• 1.3.1 低合金钢12-13
• 1.3.2 低碳硼钢13
• 1.3.3 微合金非调质钢13
• 1.3.4 高强耐延迟断裂钢13
• 1.4 合金元素对紧固件用钢的影响13-15
• 1.4.1 Cr、Mo对钢的影响14
• 1.4.2 V、Nb、Ni、Ti对钢的影响14-15
• 1.4.3 其他合金元素的影响15
• 1.5 钢液中夹杂物的去除15-17
• 1.5.1 钢中夹杂物的去除16
• 1.5.2 电渣重熔技术对钢中夹杂物的去除16-17
• 1.6 钢的连续冷却转变曲线17
• 1.7 本实验研究的意义和内容17-19
• 第二章 合金元素V对高强度 42CrMo钢组织和力学性能的影响19-33
• 2.1 实验材料及方法19
• 2.2 实验内容19-20
• 2.2.1 力学性能试样19
• 2.2.2 金相试样制取19-20
• 2.2.3 回火试样制取20
• 2.2.4 扫描电镜观察20
• 2.3 V对 42CrMo钢组织和力学性能的影响20-32
• 2.3.1 含V合金 42CrMo钢的显微组织21-22
• 2.3.2 加入V合金 42CrMo钢的力学性能22-23
• 2.3.3 不同回火温度下含V的 42CrMo钢力学性能23-24
• 2.3.4 回火后含V的 42CrMo钢组织24-27
• 2.3.5 回火后含V的 42CrMo钢析出物27-29
• 2.3.6 含V的 42CrMo钢析出物能谱分析29-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 合金元素Cr对高强 42CrMo钢组织和力学性能的影响33-48
• 3.1 实验方法及原料33
• 3.2 实验内容33-34
• 3.2.1 力学性能试样的制取33
• 3.2.2 金相试样制取33
• 3.2.3 回火试样制取33-34
• 3.2.4 扫描电镜观察34
• 3.3 Cr对高强度 42CrMo钢组织和力学性能的影响34-47
• 3.3.1 加入Cr合金后 42CrMo钢的组织35-36
• 3.3.2 加入合金元素Cr后 42CrMo钢的力学性能36-37
• 3.3.3 回火温度对 42CrMo钢的力学性能影响37-38
• 3.3.4 加Cr元素 42CrMo钢回火后组织38-41
• 3.3.5 回火后 42CrMo钢中碳化物41-43
• 3.3.6 钢中碳化物EDS分析43-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 钢液洁净度对紧固件用 42CrMo钢力学性能的影响48-63
• 4.1 实验原料和设备48-50
• 4.2 实验结果统计50-58
• 4.3 电渣重熔前后夹杂物变化分析58-60
• 4.4 不同渣系对夹杂物去除的影响60-61
• 4.5 重熔前后 42CrMo钢的冲击韧性61-62
• 4.6 本章小结62-63
• 第五章 高强紧固件用 42CrMo钢连续冷却过程中的相变研究63-71
• 5.1 实验钢成分63
• 5.2 热膨胀实验结果63-65
• 5.3 相变点的确定65-66
• 5.4 热膨胀法降温过程中组织变化66-69
• 5.5 重熔后 42Cr Mo钢的CCT曲线69
• 5.6 本章小结69-71
• 第六章 结论71-73
• 参考文献73-77
• 附录77-78
• 致谢78

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本文编号：742669