ZG24SiMn2CrB钢的组织调控与性能研究

发布时间：2017-04-26 07:04

  本文关键词：ZG24SiMn2CrB钢的组织调控与性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在当今社会,汽车工业发展迅猛,对汽车材料轻量化的要求程度越来越高,传统的钢铁材料已经不再能够满足现代汽车的需求,因此钢铁材料的改良势在必行。到目前为止,先进高强钢已经发展至第三代,从最初的仅要求提高强度和韧性,上升到既要能满足高强韧又要能满足低成本,同时兼顾性能和经济两方面指标。本文正是基于此,以第三代高强钢为基础,依据各合金元素在钢中的作用以及市场价格,最终确定了碳、硅、锰、铬、硼以及其它一些微量元素作为添加元素,熔制出一种低合金、低成本、高强韧、非调质的铸造用钢,牌号定为ZG24Si Mn2Cr B。在本文实验中,主要探讨了ZG24Si Mn2Cr B实验钢的强韧化热处理工艺及参数的优化,试图提高实验钢的强韧性,使所设计的合金钢同时满足高强韧和低成本的要求。首先,是对亚温处理工艺中两相区保温温度的探讨。在本实验条件下,对实验钢进行900°C风冷预处理后,分别将其在770°C、790°C、810°C、830°C、850°C风冷后,再在340°C回火,研究两相区保温温度对实验钢微观组织的影响。通过观察可以发现,经不同两相区温度保温后实验钢在室温下均为由铁素体、贝氏体、马氏体以及少量残余奥氏体组成的混相组织。随着两相区保温温度的升高,在室温下得到的铁素体量减少,贝氏体和马氏体的含量增加。因此可以通过调节两相区的保温温度控制各相所占的比例,从而得到不同综合力学性能的钢。其次,是对热处理工艺中两相区保温后的冷却方式的探讨。在本实验条件下,进行900°C风冷预处理+810°C保温后,分别经空冷、风冷、雾冷、NJ介质冷却至室温,随后在340°C回火,研究两相区保温后的冷却方式对实验钢微观组织和力学性能的影响。结果表明,经不同冷却方式冷却后实验钢的室温组织均为由不同比例的铁素体、贝氏体、马氏体和少量残余奥氏体组成的多相组织。在风冷的条件下,实验钢具有最优的力学性能,抗拉强度可达到1567.4 MPa,延伸率为16.3%,强塑积为25549 MPa·%,硬度为38.62 HRC。经NJ介质中冷却后,实验钢的室温组织中含有较多的贝氏体,因此证实了其高温快冷、中温缓冷的特性。最后,是对热处理工艺中回火温度的探讨。在本实验条件下,进行900°C风冷预处理+810°C后,在上述四种冷却方式下,分别经300°C、340°C、380°C、420°C回火,研究回火温度对实验钢微观组织和力学性能的影响。通过观察可以发现,在相同的冷却方式下,随着回火温度的升高,实验钢室温组织下得到的贝氏体和马氏体的含量降低。在不同的冷却方式下,其最佳的回火温度不同,空冷后在380°C回火,风冷、雾冷、NJ介质冷却后在340°C回火。而空冷、风冷后在340°C回火,雾冷、NJ介质冷却后在300°C回火,即可获得较高的强塑积,能够满足最初对实验钢的设计要求,即σ≥1200 MPa,δ≥10%。这也说明了随着冷却速度的加快,在较低的回火温度回火,即可获得较高的力学性能。
【关键词】：低合金铸钢 热处理 组织性能调控 强韧化
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG142.1;TG161
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-26
• 1.1 研究背景10
• 1.2 先进高强钢的发展历史和研究现状10-15
• 1.3 先进高强钢的强韧（塑）化机制15-19
• 1.3.1 钢的主要强化机制15-18
• 1.3.2 钢的主要增塑机制18-19
• 1.4 钢的亚温淬火19-24
• 1.4.1 亚温淬火的定义19-20
• 1.4.2 亚温淬火的强韧化效果20-21
• 1.4.3 亚温淬火的影响因素21-23
• 1.4.4 亚温淬火的主要优缺点23-24
• 1.5 本课题研究的目的、意义和主要内容24-26
• 第2章 实验材料与方法26-32
• 2.1 实验流程图及设备26-27
• 2.2 实验材料27-28
• 2.3 热处理工艺28
• 2.4 显微组织和断口观察28-29
• 2.4.1 金相组织观察28-29
• 2.4.2 组织及断口扫描观察29
• 2.5 力学性能测试29-32
• 2.5.1 硬度测试29
• 2.5.2 拉伸试验29-32
• 第3章 实验钢的成分设计和制备32-40
• 3.1 主加合金元素及其在钢中的作用32-35
• 3.2 实验钢的成分设计35-36
• 3.3 实验钢的熔炼36-38
• 3.4 实验钢的临界点计算38-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第4章 亚温处理对实验钢微观组织及力学性能的影响40-54
• 4.1 加热温度的影响40-46
• 4.1.1 热处理工艺设计40-42
• 4.1.2 微观组织分析42-46
• 4.2 冷却方式的影响46-52
• 4.2.1 热处理工艺设计46-48
• 4.2.2 微观组织分析48-50
• 4.2.3 力学性能分析50-52
• 4.3 本章小结52-54
• 第5章 回火温度对实验钢微观组织及力学性能的影响54-74
• 5.1 热处理工艺设计54-55
• 5.2 空冷后分别在 300 °C、340 °C、380 °C、420 °C回火55-59
• 5.2.1 微观组织分析55-57
• 5.2.2 力学性能分析57-59
• 5.3 风冷后分别在 300 °C、340 °C、380 °C、420 °C回火59-63
• 5.3.1 微观组织分析59-61
• 5.3.2 力学性能分析61-63
• 5.4 雾冷后分别在 300 °C、340 °C、380 °C、420 °C回火63-67
• 5.4.1 微观组织分析63-65
• 5.4.2 力学性能分析65-67
• 5.5 NJ介质冷却后分别在 300 °C、340 °C、380 °C、420 °C回火67-71
• 5.5.1 微观组织分析67-69
• 5.5.2 力学性能分析69-71
• 5.6 断口分析71-72
• 5.7 本章小结72-74
• 第6章 总结与展望74-76
• 参考文献76-82
• 致谢82

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