Co-Mo不锈轴承钢的组织结构和强韧、疲劳性能研究

发布时间：2018-06-17 02:12

  本文选题：Co + Mo　； 参考：《昆明理工大学》2017年硕士论文

【摘要】：在航空航天领域中,轴承面临严苛的服役环境,而轴承钢中较高的Co和Mo元素极大的影响着钢的性能。因此研究Co和Mo对轴承钢的强韧性的影响规律和较低Co、Mo的钢的性能对新型航空轴承钢的开发和应用具有十分重要的意义。本文在12Co-5Mo钢的基础上研究了降低Co、Mo后钢的组织和强韧性;讨论了 Co和Mo对低碳Cr-Co-Mo-Ni不锈轴承钢的强韧性的影响规律;研究了 Co、Mo较高的12Co-5Mo钢的热处理工艺和室温扭转疲劳性能。并对具有应用前景的12Co-5Mo钢、5Co-2Mo-3Ni钢、8Co-3Mo钢进行了缺口拉伸性能研究,对12Co-5Mo钢作了高温扭转性能研究。本文通过光学显微镜、SEM、EDS、XRD、TEM等分析手段观察试验钢的组织、亚结构、第二相和断口形貌。Co、Mo元素含量降低及匹配改变,使试验钢的综合力学性能降低。试验钢的淬火及回火组织为板条马氏体+残余奥氏体,在Co、Mo元素的影响下,Creq、Nieq差值变大,致使试验钢组织中残余奥氏体减少,差值超过7.9%,产生δ-铁素体,小于3.9%,则不产生。并且,碳化物由含量1.17%的颗粒状的M6C改变成含量低于0.15%的针状M2C。试验钢的强度受碳化物影响较大。试验钢的韧性主要受δ-铁素体影响,δ-铁素体含量大于6.3%则试验钢会产生脆性,含量小于1.1%则不降低试验钢的韧性。钢在不同固溶温度下的硬度、冲击功和强度变化不大,钢的断裂韧度随着固溶的的升高呈上升趋势。影响12Co-5Mo钢的韧性较低的主要原因为碳化物。碳化物含量较高,达到2.5%时,对断裂韧性影响明显。试验钢的固溶温度选择1070℃,冷处理工艺选择-90℃保持2h时钢的综合力学性能最优。试验钢的光滑拉伸断口为韧性断裂而缺口拉伸断口为解理断裂,应力集中系数增加,断口解理平台增多,裂纹扩展加快。应力集中系数越大,12Co-5Mo钢和5Co-2Mo-3Ni钢的缺口强度比NSR值越高,缺口强化效应越强。8Co-3Mo钢在某一临界Kt时,NSR最大,缺口强化效应最大。试验钢高温扭转断裂过程为,试样在扭应力作用下多点起裂,迅速扩展形成剪切韧窝,扩展至中心附近时,形成近瞬断区,最后在中心处拉断,形成等轴韧窝。随着试验温度的升高,钢中的碳化物的含量和间距变化不大,但尺寸略有增大。随着应力的升高,12Co-5Mo钢的断裂类型基本依从NF+TS—NF+LS—LS顺序转变。钢的破坏模式以表面破坏(S)和近表面破坏(SI)为主,缺陷类型以氧化物夹杂为主。Ⅱ型载荷下,12Co-5Mo钢的△Kth的值为1.46～1.83 MPa·m1/2,Ⅰ型载荷下△th的值为3.66～4.57 MPa··1/m,在裂纹形成初期,当△K大于1.46 MPa·m1/2时,裂纹满足稳态扩展的条件,在没有大裂纹存在时,当△K继续增大到3.66MPa·m/2时,形成纤维区。12Co-5Mo钢的断裂过程中受载荷情况为:Ⅱ型载荷—Ⅰ型载荷—Ⅱ型载荷—Ⅰ+Ⅱ型载荷。但如果有大裂纹产生,则不会产生纤维区,受载荷情况则为:Ⅱ型载荷—Ⅰ+Ⅱ型载荷,直至断裂。在350MPa应力下,当夹杂物尺寸小于5um时,12Co-5Mo钢的疲劳寿命超过107循环周次。
[Abstract]:In this paper , the influence of Co and Mo on the strength and toughness of steel has been studied by means of optical microscope , SEM , EDS , XRD , TEM and so on . The fracture pattern of 12Co - 5Mo steel is 1 . 46 ~ 1 . 83 MPa 路 m1 / 2 . When 鈻，

本文编号：2029143