H13钢中的液析碳化物及其控制方法研究
发布时间：2021-10-07 22:14
H13热作模具钢是在全世界范围内应用最广泛的热作模具材料。由于凝固过程中的合金元素偏析,在H13钢铸锭的枝晶间区域存在大量尺寸达数十微米的液析碳化物,其存在不但弱化了合金元素对基体的强化作用,而且在外力作用下容易在液析碳化物所在位置产生裂纹,严重影响材料的性能。因此,研究液析碳化物的产生原因、影响因素和控制方法对于改进模具材料生产工艺具有重要意义。本课题通过多种实验方法和热力学析出理论分析确定了H13钢中液析碳化物的种类和生成时机,并实验分析了凝固冷却速度对液析碳化物的影响。利用高温共聚焦显微镜和Feature颗粒物自动分析系统分析了液析碳化物的高温分解过程,研究了合金元素含量变化对H13钢中液析碳化物的生成过程以及对材料性能的影响。经分析,H13钢铸锭中的液析碳化物可分为富V的MC型和富Mo的M2C型,其中部分MC型液析碳化物含有Ti和N元素,而富Mo的M2C型液析碳化物有条状和共晶形貌两种,且液析碳化物是由于凝固偏析在枝晶间区域产生的。H13铸锭的枝晶间合金元素偏析随着冷却速度的增加而增加,导致液析碳化物的产生固相率随着冷却速度的增加而减小,但富V型液析碳化物的产生固相率不小于0....
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１典型凝固枝晶结构??
面晶发展为胞状晶、胞状树枝晶及树枝晶。溶质浓度Ｃ；、液相内的温度梯度??Ｇ和凝固速度Ｒ是影响“成分过冷”也是决定合金晶体形貌的主要因素。有??学者通过实验得出这三因素对合金晶体形貌的影响规律，如图２－２所示。由??图可以看出，若不变，则随着Ｇ／ｊ值的减小，晶体形态由平面晶向树枝??晶转变。??－４?－??
式中０—一固相反扩散统一参数。??由偏析模型可以看出，随着固相体积分数的增加，残余液相中的溶质元??素含量不断上升。下图２－３为低合金钢柱状晶的等浓度面，使合金熔点升高??的组元富集在分枝中心和枝干上；使合金熔点降低的组元富集在分枝的外层??或分枝间，甚至在分枝间出现不平衡的第二相，其他部位的成分介于两者之??间。枝晶间是合金元素偏析最严重的区域，也是非平衡相析出的最敏感位置。??，ｒｆ’ｆ－??ｌｌｉ＾Ｓ??渐面丨丨?断＿丨丨丨?Ｉ?晰面ＩＶ??ＭＩ?ＶＩ?Ｈ??图２－３低合金钢柱状晶的等浓度面??－６?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ti对铬钼钒模具钢奥氏体化组织与性能的影响[J]. 孙健,孙潭,居殿春,季凯,戚添益. 钢铁研究学报. 2019(01)
[2]H13热作模具钢中液析碳化物的研究进展[J]. 毛明涛,郭汉杰,孙晓林,王飞. 工程科学学报. 2018(11)
[3]淬火冷速对H13模具钢组织及力学性能的影响[J]. 胡连新,周健,刘建雄,迟宏宵,马党参,林鹏. 金属热处理. 2018(09)
[4]H13钢中富钒初生碳化物的形成及影响因素[J]. 孙晓林,王飞,毛明涛,陈希春,杜广巍,郭汉杰. 钢铁. 2018(05)
[5]Cr含量降低对H13钢组织与力学性能的影响[J]. 张金祥,欧阳希,周健,张济山. 材料导报. 2018(08)
[6]热作模具钢热疲劳行为的研究现状[J]. 王要利,宋克兴,张彦敏. 材料热处理学报. 2018(04)
[7]Al对淬回火H11钢力学性能和碳化物的影响[J]. 张国文,左鹏鹏,何西娟,盛振栋,吴晓春. 工程科学学报. 2018(02)
[8]H11锻制模块低倍碳化物剥落形成原因分析[J]. 燕云,刘宝石,马野,牟风. 模具制造. 2017(07)
[9]基于双亚点阵模型对H13钢中初生碳氮化物的研究[J]. 孙晓林,王飞,陈希春,郭汉杰,毛明涛. 工程科学学报. 2017(01)
[10]H13模具钢中氧化物和氮化物生成的机理研究[J]. 孙晓林,王飞,毛明涛,陈希春,郭汉杰. 炼钢. 2016(05)
博士论文
[1]热作模具钢中纳米级析出物及钢的综合强化机理研究[D]. 宁安刚.北京科技大学 2015
[2]硅在H13型热作模具钢中作用的研究[D]. 周青春.上海大学 2012
硕士论文
[1]锻造比对H13钢组织和力学性能的影响[D]. 裴悦凯.昆明理工大学 2011
本文编号：3422872
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１典型凝固枝晶结构??
面晶发展为胞状晶、胞状树枝晶及树枝晶。溶质浓度Ｃ；、液相内的温度梯度??Ｇ和凝固速度Ｒ是影响“成分过冷”也是决定合金晶体形貌的主要因素。有??学者通过实验得出这三因素对合金晶体形貌的影响规律，如图２－２所示。由??图可以看出，若不变，则随着Ｇ／ｊ值的减小，晶体形态由平面晶向树枝??晶转变。??－４?－??
式中０—一固相反扩散统一参数。??由偏析模型可以看出，随着固相体积分数的增加，残余液相中的溶质元??素含量不断上升。下图２－３为低合金钢柱状晶的等浓度面，使合金熔点升高??的组元富集在分枝中心和枝干上；使合金熔点降低的组元富集在分枝的外层??或分枝间，甚至在分枝间出现不平衡的第二相，其他部位的成分介于两者之??间。枝晶间是合金元素偏析最严重的区域，也是非平衡相析出的最敏感位置。??，ｒｆ’ｆ－??ｌｌｉ＾Ｓ??渐面丨丨?断＿丨丨丨?Ｉ?晰面ＩＶ??ＭＩ?ＶＩ?Ｈ??图２－３低合金钢柱状晶的等浓度面??－６?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ti对铬钼钒模具钢奥氏体化组织与性能的影响[J]. 孙健,孙潭,居殿春,季凯,戚添益. 钢铁研究学报. 2019(01)
[2]H13热作模具钢中液析碳化物的研究进展[J]. 毛明涛,郭汉杰,孙晓林,王飞. 工程科学学报. 2018(11)
[3]淬火冷速对H13模具钢组织及力学性能的影响[J]. 胡连新,周健,刘建雄,迟宏宵,马党参,林鹏. 金属热处理. 2018(09)
[4]H13钢中富钒初生碳化物的形成及影响因素[J]. 孙晓林,王飞,毛明涛,陈希春,杜广巍,郭汉杰. 钢铁. 2018(05)
[5]Cr含量降低对H13钢组织与力学性能的影响[J]. 张金祥,欧阳希,周健,张济山. 材料导报. 2018(08)
[6]热作模具钢热疲劳行为的研究现状[J]. 王要利,宋克兴,张彦敏. 材料热处理学报. 2018(04)
[7]Al对淬回火H11钢力学性能和碳化物的影响[J]. 张国文,左鹏鹏,何西娟,盛振栋,吴晓春. 工程科学学报. 2018(02)
[8]H11锻制模块低倍碳化物剥落形成原因分析[J]. 燕云,刘宝石,马野,牟风. 模具制造. 2017(07)
[9]基于双亚点阵模型对H13钢中初生碳氮化物的研究[J]. 孙晓林,王飞,陈希春,郭汉杰,毛明涛. 工程科学学报. 2017(01)
[10]H13模具钢中氧化物和氮化物生成的机理研究[J]. 孙晓林,王飞,毛明涛,陈希春,郭汉杰. 炼钢. 2016(05)
博士论文
[1]热作模具钢中纳米级析出物及钢的综合强化机理研究[D]. 宁安刚.北京科技大学 2015
[2]硅在H13型热作模具钢中作用的研究[D]. 周青春.上海大学 2012
硕士论文
[1]锻造比对H13钢组织和力学性能的影响[D]. 裴悦凯.昆明理工大学 2011
本文编号：3422872
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