M42超硬高速钢再结晶退火组织和性能研究
发布时间：2021-02-04 06:44
高速钢具有高硬度、高耐磨性和良好的红硬性等优点,广泛用于制造各种高速切削工具。然而高速钢室温塑性较差,冷加工过程极易断裂。传统的重结晶退火工艺能够改善高速钢塑性,但存在生产周期长、成本高等缺点。本文以M42超硬高速钢为对象,研究了高速钢再结晶退火组织演变及其对性能的影响规律,着重分析了退火工艺、应变量及初始组织状态对高速钢再结晶行为的影响作用,为实际生产中制定合理的再结晶退火工艺提供理论指导。研究结果表明,随退火温度升高,冷拉M42高速钢钢丝依次经历回复、再结晶、晶粒长大等不同阶段,其温度区间分别为700℃以下、700℃800℃和800℃以上。其中,M42高速钢再结晶退火最佳温度区间为780℃820℃,此时再结晶比较完全,材料塑性较好。780℃退火时,随退火时间延长,冷拉M42高速钢钢丝依次发生回复、再结晶和晶粒长大,其发生时间区间分别为0120s、120300s和大于300s。其中,最佳退火时间为5min30min。保温时间超过30min,晶粒发生长大,碳化物尺寸变大、数量变...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同切削工具材料[7]
东南大学硕士学位论文81.3.2高速钢钢丝的冷拉拔钢丝的冷拉拔加工，是指在常温条件下利用拉丝机的拉拔力，使钢丝盘条通过特定规格的模具从而获得期望的尺寸，形状以及力学性能的一种塑性变形方法，钢丝拉丝模具的示意图如图1.2所示。拉拔过程的受力状态与普通拉伸不同，在拉拔牵引力和拉丝模的作用下，此时钢丝的受力状态为径向压缩、轴向拉伸，从而使得钢丝产生塑性变形。冷拔加工使钢丝强度提高的原理本质是冷加工硬化现象（金属由于冷加工变形，使其强度、硬度增高，塑性与韧性降低的现象称为冷加工硬化），在冷加工时晶粒在外力作用下发生滑移变形，位错开动并相互缠结，组织逐渐转向拉拔方向并沿此方向被拉长，若应变量较大，晶粒会产生破碎并形成宏观纤维状组织，钢丝内部出现残余应力。钢丝的强度和硬度会随着拉拔累计应变量的增大而逐渐升高，但是强烈的冷作硬化会使钢丝的韧塑性变差阻碍了钢丝的进一步拉拔和强度的提高，因此钢丝拉拔生产过程中合理的道次安排和适当的热处理成为关键。图1.2钢丝拉丝模具示意图Fig.1.2Geometryofdrawingdie高速钢冷拉钢丝生产工艺多数是沿用Φ8~10热轧盘圆，经单座拉丝机逐道拉拔而成，以M2钢为例，其工艺过程如下[7]：
东南大学硕士学位论文12目前常用的退火方式有普通退火和等温退火，如图1.4所示。普通退火是在保温数小时后采用随炉缓冷的方式冷却至室温的一种退火工艺，一般为大型炉使用，由于炉型较大，降温速度较慢，所以能控制缓冷速度达到需要的结果；等温退火是在保温数小时后采用随炉缓冷至某一温度后继续保温数小时，然后在随炉冷至500℃左右后取出空冷至室温，一般为小型炉采用的退火工艺，由于小型炉缓冷难以达到控制要求，并且温度分布梯度较大，均匀性差，难以得到组织均匀的高速钢，所以在“鼻尖温度”附近选取一个温度进行保温，这可以让炉内钢材均温，并且让奥氏体有时间充分转变为珠光体，从而提高成材率。陈福福等[56,57]在等温退火的基础上开发出了水冷退火以及盐浴退火。水冷退火即在等温退火最后一步冷却阶段，将取出空冷改成采用水冷，从而提高生产效率。盐浴退火中退火步骤与等温退火一致，但采用盐浴炉进行热处理，盐浴炉能够保证得到高质量预期均匀组织，并可减少表明氧化、脱碳等问题，还可以适当减少保温时间，从而提高生产效率。但盐浴炉的缺点明显，能耗较高且对环境污染较大。图1.4M42高速钢的各种退火工艺(a)普通退火;(b)等温退火Fig.1.4VariousannealingprocessofM42(a)Continuousannealing;(b)Isothermalannealing相图是材料学的重要内容，它揭示了平衡条件下，温度、成分、相成分及相区界限等信息，对生产和应用有十分重要的指导作用[58]。图1.5是Fe-W-Cr-C系在18%W、4%Cr时的Fe-C伪二元相图[59]，图中[C]=0.75%所对应的直线表示W18Cr4V高速钢的平衡凝固组织转变。W18Cr4V高速钢经过的相区和转变过程如表1.3所示。
本文编号：3017907
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同切削工具材料[7]
东南大学硕士学位论文81.3.2高速钢钢丝的冷拉拔钢丝的冷拉拔加工，是指在常温条件下利用拉丝机的拉拔力，使钢丝盘条通过特定规格的模具从而获得期望的尺寸，形状以及力学性能的一种塑性变形方法，钢丝拉丝模具的示意图如图1.2所示。拉拔过程的受力状态与普通拉伸不同，在拉拔牵引力和拉丝模的作用下，此时钢丝的受力状态为径向压缩、轴向拉伸，从而使得钢丝产生塑性变形。冷拔加工使钢丝强度提高的原理本质是冷加工硬化现象（金属由于冷加工变形，使其强度、硬度增高，塑性与韧性降低的现象称为冷加工硬化），在冷加工时晶粒在外力作用下发生滑移变形，位错开动并相互缠结，组织逐渐转向拉拔方向并沿此方向被拉长，若应变量较大，晶粒会产生破碎并形成宏观纤维状组织，钢丝内部出现残余应力。钢丝的强度和硬度会随着拉拔累计应变量的增大而逐渐升高，但是强烈的冷作硬化会使钢丝的韧塑性变差阻碍了钢丝的进一步拉拔和强度的提高，因此钢丝拉拔生产过程中合理的道次安排和适当的热处理成为关键。图1.2钢丝拉丝模具示意图Fig.1.2Geometryofdrawingdie高速钢冷拉钢丝生产工艺多数是沿用Φ8~10热轧盘圆，经单座拉丝机逐道拉拔而成，以M2钢为例，其工艺过程如下[7]：
东南大学硕士学位论文12目前常用的退火方式有普通退火和等温退火，如图1.4所示。普通退火是在保温数小时后采用随炉缓冷的方式冷却至室温的一种退火工艺，一般为大型炉使用，由于炉型较大，降温速度较慢，所以能控制缓冷速度达到需要的结果；等温退火是在保温数小时后采用随炉缓冷至某一温度后继续保温数小时，然后在随炉冷至500℃左右后取出空冷至室温，一般为小型炉采用的退火工艺，由于小型炉缓冷难以达到控制要求，并且温度分布梯度较大，均匀性差，难以得到组织均匀的高速钢，所以在“鼻尖温度”附近选取一个温度进行保温，这可以让炉内钢材均温，并且让奥氏体有时间充分转变为珠光体，从而提高成材率。陈福福等[56,57]在等温退火的基础上开发出了水冷退火以及盐浴退火。水冷退火即在等温退火最后一步冷却阶段，将取出空冷改成采用水冷，从而提高生产效率。盐浴退火中退火步骤与等温退火一致，但采用盐浴炉进行热处理，盐浴炉能够保证得到高质量预期均匀组织，并可减少表明氧化、脱碳等问题，还可以适当减少保温时间，从而提高生产效率。但盐浴炉的缺点明显，能耗较高且对环境污染较大。图1.4M42高速钢的各种退火工艺(a)普通退火;(b)等温退火Fig.1.4VariousannealingprocessofM42(a)Continuousannealing;(b)Isothermalannealing相图是材料学的重要内容，它揭示了平衡条件下，温度、成分、相成分及相区界限等信息，对生产和应用有十分重要的指导作用[58]。图1.5是Fe-W-Cr-C系在18%W、4%Cr时的Fe-C伪二元相图[59]，图中[C]=0.75%所对应的直线表示W18Cr4V高速钢的平衡凝固组织转变。W18Cr4V高速钢经过的相区和转变过程如表1.3所示。
本文编号：3017907
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