M50NiL钢晶粒演化机制与热稳定性研究

发布时间：2020-09-11 16:32

　　航空发动机轴承需长期处在高转速、重载荷、高温下工作,对轴承钢的力学性能与组织稳定性有极高要求。M50NiL钢作为一种新型的航空轴承钢,热加工及热处理工艺流程长,温度高,晶粒尺寸难以预测,这不利于产品质量的一致性和稳定性。研究M50NiL钢晶粒演化机制及热稳定性对改善该钢种的综合力学性能,提高使用寿命具有重要意义。本文首先利用OM、SEM、MIAPS图像处理软件、维氏硬度计等实验手段研究了M50NiL钢在不同加热制度下奥氏体晶粒尺寸及性能的变化规律。研究结果表明:随加热温度的升高,M50NiL钢奥氏体晶粒尺寸增长较快,加热温度与晶粒尺寸大致呈指数型关系;随保温时间的延长,M50NiL钢奥氏体晶粒尺寸增长缓慢,保温时间与晶粒尺寸近似呈抛物线型关系;保温时间为10~50min时,马氏体及固溶合金元素含量的对硬度变化起主导作用;当加热温度为1050℃保温50min时,试样硬度值达到452.9HV。其次本文从晶粒长大的热动力学原理出发,同时考虑溶质拖曳效应和钉扎效应,建立M50NiL钢奥氏体晶粒长大预测模型。运用该模型,定量分析Mo、Cr、V固溶原子和M_6C粒子对该钢奥氏体晶粒长大行为的机理,结果表明:溶质原子主要影响晶界迁移率,而M_6C粒子主要影响晶界移动驱动力;相比于M_6C粒子钉扎效应,Mo、Cr、V固溶原子拖曳效应对奥氏体晶界迁移阻碍作用更显著,处于固溶态Mo原子拖曳作用最大。模型预测结果与实验所测奥氏体晶粒尺寸具有较好的一致性。最后本文研究了均热时间和淬火次数对M50NiL钢奥氏体晶粒尺寸稳定性的影响。研究结果表明:当加热温度为1050℃均热时间小于70min时,M50NiL钢晶粒尺寸较为稳定;当均热时间高于70min时,晶粒长大速度变快;循环淬火能有效细化M50NiL钢晶粒尺寸,重复4次时,晶粒细化效果较好,硬度达到451.6 HV。
【学位单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V232.2;V252.1
【部分图文】：

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武汉理工大学硕士学位论文第 1 章绪论1.1 前言航空工业作为高端技术制造产业的重要组成之一，已成为世界上许多国家的战略性支柱产业。近年来，我们国家整体经济实力逐渐强大，航空产业规模发展迅猛，在许多重点机型的研发上取得了新突破，C919干线民用客机和AG600水陆两栖飞机先后试飞成功，如图 1-1 和图 1-2 所示。

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图 1-3 M50NiL 钢的热处理流程[9]0NiL 钢经过了渗碳、淬火、回火及冷处理后，其表层组细小均匀的碳化物+高碳隐晶马氏体，见图 1-4；心部组织量板条马氏体，见图 1-5。并且表层强度与硬度和 M50 钢到 56 MPa.m1/2,远高于 M50 钢。正是由于这种优良的强韧M50NiL 钢才被大量用于生产制造航空发动机轴承。 M50NiL 钢表层组织状态图 1-5 M50NiL 钢心部组

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