热处理工艺对镍/L360钢硬度及显微组织的影响
发布时间：2021-06-11 10:47
采用爆炸法得到镍与L360管线钢界面结合强固的双金属复合材料,并用维氏硬度计和光学显微镜等仪器,研究了用3种不同方法得到的试样中金属界面组织的结构特征和样品硬度的变化.结果表明:采用固溶水冷并回火工艺得到的试样硬度略低于母材,有利于后续冷挤压成型,且材料中镍基部分固溶强化作用明显,结合界面组织分布均匀,此工艺得到的镍基双金属材料加工性能和机械性能最佳;而采用固溶空冷工艺得到的试样硬度远低于母材,难以满足实际使用要求.
【文章来源】：扬州大学学报(自然科学版). 2016,19(03)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图１试样照片Ｆｉｇ．１Ｐｈｏｔｏｏｆｏｎｅｓａｍｐｌｅ
ｏｎｅｓａｍｐｌｅ图２硬度测量点Ｆｉｇ．２Ｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆｈａｒｄｎｅｓｓｔｅｓｔ２结果与分析２．１热处理工艺对硬度的影响表２镍基复合材料结合部硬度Ｔａｂ．２Ｈａｒｄｎｅｓｓｖａｌｕｅｓｏｎｃｏｍｂｉｎｅｄｐａｒｔｏｆｎｉｃｋｅｌ－ｂａｓｅｂｉ－ｍｅｔａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌ热处理工艺ＮＨＴＳＳＷＣＳＳＡＣ结合部硬度／ＨＶ０．１１９６．３１８１．１１６６．１各测量点硬度为同一种热处理工艺４个试样对应位置的平均值，测量结果如表２及图３所示．硬度数据显示，复合材料结合部的硬度介于双金属硬度值之间，比原管线钢提高了约１０ＨＶ０．１；与母材相比，采用ＳＳＷＣ和ＳＳＡＣ工艺处理的试样在镍基和管线图３不同热处理方法所得双金属材料的硬度Ｆｉｇ．３Ｈａｒｄｎｅｓｓｖａｌｕｅｓｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐａｒｔｓｏｆｂｉ－ｍｅｔａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ钢处的硬度均有所下降，其中镍基部分各测点硬度分别下降了约９，２７ＨＶ０．１，管线钢部分分别下降约３．５，１８．６ＨＶ０．１，表明采用ＳＳＡＣ工艺试样硬度下降更为明显．由图３可见，采用不同工艺处理的试样中，镍基和管线钢部分越靠近结合面其硬度越大，且镍基部分硬度值的提高幅度高于管线钢部分，说明原始硬度高的材料其硬化程度也越高，这与文献［１０］得到的结论一致．硬度测量结果还表明，ＳＳＷＣ工艺有助于材料韧塑性的改善，该工艺使试样的硬度有所下降，有利于后续的冷挤压成型．而采用ＳＳＡＣ工艺处理的试样结合部的硬度
２．２热处理工艺对显微组织的影响图４为ＮＨＴ母材结合部金相显微图．从图中可以看出，管线钢部分的基体为片状珠光体及沿晶界呈半网状分布的铁素体，图４（ｂ）的高倍显微图中显示，复合材料结合处镍基部分的组织大小不等，排列不均匀．图４ＮＨＴ试样双金属结合部组织金相Ｆｉｇ．４ＩｍａｇｅｓｏｆｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｎｃｏｍｂｉｎｅｄｐａｒｔｏｆｓａｍｐｌｅｕｎｄｅｒＮＨＴｐｒｏｃｅｓｓ图５为ＳＳＷＣ热处理工艺试样结合部金相．结果显示，管线钢部分渗碳体分布均匀，镍基部分有黑色弥散点状γ’强化相析出，且分布较均匀，界面组织形貌较好．采用爆炸成型的双金属复合材料在结合区发生塑性变形，引起材料性能的改变，最直接的表现为材料硬度的变化，王爽［１１］将爆炸接头塑性变形区微观组织分为细晶区、扭曲原始晶粒区和原始晶粒区，结合面附近金属的塑性变形程度较强，金相组织更加细密，硬度值逐渐提高，与图３结果一致．同时，采用ＳＳＷＣ处理的试样结合面出现互扩散层，这种扩散有利于提高金属界面的结合强度，镍基部分γ’强化相的析出对材料自身强度和硬度的提高也有明显作用．图５ＳＳＷＣ试样双金属结合部组织金相Ｆｉｇ．５ＩｍａｇｅｓｏｆｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｎｃｏｍｂｉｎｅｄｐａｒｔｏｆｓａｍｐｌｅｕｎｄｅｒＳＳＷＣｐｒｏｃｅｓｓ图６为采用ＳＳＡＣ工艺处理的试样结合部金相，图７为试样的镍基金相．图６显示，与ＮＨＴ母材相似，管线钢部分基体为片状珠光体及沿晶界呈半网状分布的铁素体，但图７（ａ）显示，试样中镍基部分在γ相基
【参考文献】：
期刊论文
[1]Heat treatment optimization for tensile properties of 8011 Al/15% SiCp metal matrix composite using response surface methodology[J]. V.VEMBU,G.GANESAN. Defence Technology. 2015(04)
[2]爆炸法制备铁/铝双金属复合管的界面组织与结合强度[J]. 孙显俊,陶杰,郭训忠,张立伍. 机械工程材料. 2011(02)
[3]Observation of interface of two kinds of bi-metal composite parts prepared by thixo-forging[J]. 杨昭,周丽,董建雄. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010(09)
[4]淬火温度对Ti2AlNb基钛铝合金组织和热疲劳寿命的影响[J]. 姜世杭,刘剑虹,刘勇. 扬州大学学报(自然科学版). 2002(03)
硕士论文
[1]爆炸复合板焊接接头组织及性能研究[D]. 王爽.沈阳理工大学 2014
[2]靖边气田在役设备和管线腐蚀规律及防腐研究[D]. 朱忠伟.西北大学 2011
[3]工具钢—普碳钢双金属爆炸焊接试验研究[D]. 李建智.南华大学 2008
本文编号：3224389
【文章来源】：扬州大学学报(自然科学版). 2016,19(03)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图１试样照片Ｆｉｇ．１Ｐｈｏｔｏｏｆｏｎｅｓａｍｐｌｅ
ｏｎｅｓａｍｐｌｅ图２硬度测量点Ｆｉｇ．２Ｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆｈａｒｄｎｅｓｓｔｅｓｔ２结果与分析２．１热处理工艺对硬度的影响表２镍基复合材料结合部硬度Ｔａｂ．２Ｈａｒｄｎｅｓｓｖａｌｕｅｓｏｎｃｏｍｂｉｎｅｄｐａｒｔｏｆｎｉｃｋｅｌ－ｂａｓｅｂｉ－ｍｅｔａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌ热处理工艺ＮＨＴＳＳＷＣＳＳＡＣ结合部硬度／ＨＶ０．１１９６．３１８１．１１６６．１各测量点硬度为同一种热处理工艺４个试样对应位置的平均值，测量结果如表２及图３所示．硬度数据显示，复合材料结合部的硬度介于双金属硬度值之间，比原管线钢提高了约１０ＨＶ０．１；与母材相比，采用ＳＳＷＣ和ＳＳＡＣ工艺处理的试样在镍基和管线图３不同热处理方法所得双金属材料的硬度Ｆｉｇ．３Ｈａｒｄｎｅｓｓｖａｌｕｅｓｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐａｒｔｓｏｆｂｉ－ｍｅｔａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ钢处的硬度均有所下降，其中镍基部分各测点硬度分别下降了约９，２７ＨＶ０．１，管线钢部分分别下降约３．５，１８．６ＨＶ０．１，表明采用ＳＳＡＣ工艺试样硬度下降更为明显．由图３可见，采用不同工艺处理的试样中，镍基和管线钢部分越靠近结合面其硬度越大，且镍基部分硬度值的提高幅度高于管线钢部分，说明原始硬度高的材料其硬化程度也越高，这与文献［１０］得到的结论一致．硬度测量结果还表明，ＳＳＷＣ工艺有助于材料韧塑性的改善，该工艺使试样的硬度有所下降，有利于后续的冷挤压成型．而采用ＳＳＡＣ工艺处理的试样结合部的硬度
２．２热处理工艺对显微组织的影响图４为ＮＨＴ母材结合部金相显微图．从图中可以看出，管线钢部分的基体为片状珠光体及沿晶界呈半网状分布的铁素体，图４（ｂ）的高倍显微图中显示，复合材料结合处镍基部分的组织大小不等，排列不均匀．图４ＮＨＴ试样双金属结合部组织金相Ｆｉｇ．４ＩｍａｇｅｓｏｆｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｎｃｏｍｂｉｎｅｄｐａｒｔｏｆｓａｍｐｌｅｕｎｄｅｒＮＨＴｐｒｏｃｅｓｓ图５为ＳＳＷＣ热处理工艺试样结合部金相．结果显示，管线钢部分渗碳体分布均匀，镍基部分有黑色弥散点状γ’强化相析出，且分布较均匀，界面组织形貌较好．采用爆炸成型的双金属复合材料在结合区发生塑性变形，引起材料性能的改变，最直接的表现为材料硬度的变化，王爽［１１］将爆炸接头塑性变形区微观组织分为细晶区、扭曲原始晶粒区和原始晶粒区，结合面附近金属的塑性变形程度较强，金相组织更加细密，硬度值逐渐提高，与图３结果一致．同时，采用ＳＳＷＣ处理的试样结合面出现互扩散层，这种扩散有利于提高金属界面的结合强度，镍基部分γ’强化相的析出对材料自身强度和硬度的提高也有明显作用．图５ＳＳＷＣ试样双金属结合部组织金相Ｆｉｇ．５ＩｍａｇｅｓｏｆｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｎｃｏｍｂｉｎｅｄｐａｒｔｏｆｓａｍｐｌｅｕｎｄｅｒＳＳＷＣｐｒｏｃｅｓｓ图６为采用ＳＳＡＣ工艺处理的试样结合部金相，图７为试样的镍基金相．图６显示，与ＮＨＴ母材相似，管线钢部分基体为片状珠光体及沿晶界呈半网状分布的铁素体，但图７（ａ）显示，试样中镍基部分在γ相基
【参考文献】：
期刊论文
[1]Heat treatment optimization for tensile properties of 8011 Al/15% SiCp metal matrix composite using response surface methodology[J]. V.VEMBU,G.GANESAN. Defence Technology. 2015(04)
[2]爆炸法制备铁/铝双金属复合管的界面组织与结合强度[J]. 孙显俊,陶杰,郭训忠,张立伍. 机械工程材料. 2011(02)
[3]Observation of interface of two kinds of bi-metal composite parts prepared by thixo-forging[J]. 杨昭,周丽,董建雄. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010(09)
[4]淬火温度对Ti2AlNb基钛铝合金组织和热疲劳寿命的影响[J]. 姜世杭,刘剑虹,刘勇. 扬州大学学报(自然科学版). 2002(03)
硕士论文
[1]爆炸复合板焊接接头组织及性能研究[D]. 王爽.沈阳理工大学 2014
[2]靖边气田在役设备和管线腐蚀规律及防腐研究[D]. 朱忠伟.西北大学 2011
[3]工具钢—普碳钢双金属爆炸焊接试验研究[D]. 李建智.南华大学 2008
本文编号：3224389
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