钛微合金化模具钢复合第二相溶解与析出行为
发布时间：2022-01-22 16:15
热作模具钢在工作过程中不仅承受高温与低温的循环作用,同时受到不同方向的应力影响,导致其表层与内部组织变化,恶化其性能,进而降低其服役寿命,因此,如何提高热作模具钢的综合性能受到广泛关注。为此,本文以铬钼钒热作模具钢为研究对象,在其基础上添加微量的Ti元素。通过对含钛模具钢溶解与析出过程的热力学与动力学分析计算,结合热力学模拟软件模拟溶解析出过程,并对含钛模具钢进行固溶与应力松弛试验综合研究添加微量元素Ti对模具钢的强化机理。建立模具钢五元第二相溶解热力学模型,考虑模具钢中各元素相互作用计算得到Cr23C6、Cr7C3、VC、MoC、Mo2C、TiC的全固溶温度分别为766.7℃、976.5℃、1040.8℃、1197.3℃、698.5℃和1029.3℃。钢固溶[Ti]量随着钢中Ti元素含量的增加而增加,随着Cr、Mo、V含量的增加而减少。随溶解温度的升高硬度及冲击韧性增大,含Ti模具钢韧性优于不含Ti模具钢;随溶解温度升高晶粒由细变粗,马氏体增多;含Ti模具钢平均晶粒尺寸比不含...
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：117 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 微合金化技术在模具钢中的应用
1.2.1 微合金化钢概述
1.2.2 常用微合金化元素
1.2.3 模具钢微合金化技术的研究现状
1.3 Ti元素在钢中的应用
1.4 钢中第二相的溶解与析出
1.4.1 第二相在钢中的溶解热力学
1.4.2 第二相在钢中的溶解动力学
1.4.3 第二相在钢中的析出动力学
1.4.4 第二相在钢中的溶解析出作用机理
1.5 本文研究内容和目的
1.5.1 本文研究内容
1.5.2 本文研究目的和意义
第2章 实验材料及方法
2.1 实验材料
2.2 实验方法
2.2.1 固溶处理实验
2.2.2 应力松弛实验
2.2.3 金相及奥氏体晶界观察
2.2.4 力学性能实验
2.2.5 扫描电子显微镜观察
2.2.6 透射电镜观察
2.2.7 X射线衍射分析
第3章 微合金元素复合第二相溶解过程
3.1 引言
3.2 复合第二相溶解过程模拟结果
3.3 复合第二相溶解热力学理论计算方法
3.3.1 相互作用系数及其计算方法
3.3.2 复合第二相固溶热力学模型建立与计算方法
3.4 复合第二相溶解热力学计算过程及结果
3.4.1 微合金元素间的相互作用系数
3.4.2 热作模具钢中碳化物的固溶度
3.4.3 热作模具钢中第二相的全固溶温度
3.5 复合第二相溶解动力学计算过程及结果
3.5.1 复合第二相的固溶与粗化
3.5.2 复合第二相的固溶速率与粗化速率
3.5.3 复合第二相的固溶与粗化计算结果及分析
3.6 固溶处理实验
3.6.1 固溶温度及保温时间的选取
3.6.2 模具钢固溶处理后的组织性能
3.6.3 模具钢未溶相形貌及成分
3.6.4 模具钢固溶处理后的力学性能
3.7 本章小结
第4章 微合金元素复合第二相析出过程
4.1 引言
4.2 复合第二相析出过程热力学计算
4.3 复合第二相析出过程动力学计算
4.3.1 临界形核功与临界形核尺寸
4.3.2 NrT曲线
4.3.3 PTT曲线
4.4 复合第二相析出过程相关参数及其估算
4.5 复合第二相析出过程计算结果与分析
4.5.1 0.4C-0.02Ti-0.9V钢的NrT曲线和PTT曲线
4.5.2 合金元素对TiC沉淀析出时临界核心尺寸与形核功的影响
4.5.3 合金元素对TiC沉淀析出时NrT曲线与PTT曲线的影响
4.6 复合第二相析出过程模拟计算结果
4.6.1 MC相和M_(23)C_6相的元素组成模拟计算结果
4.6.2 碳化物析出量模拟计算结果
4.7 本章小结
第5章 模具钢中第二相析出实验研究
5.1 引言
5.2 实验方法
5.3 实验结果及分析
5.3.1 真应力-真应变曲线
5.3.2 应力松弛曲线
5.3.3 PTT曲线
5.3.4 模具钢的显微组织及晶界形貌
5.3.5 析出相的分布及位错演变
5.3.6 析出相的尺寸
5.3.7 纳米尺度析出相形貌及成分
5.4 本章小结
第6章 结论
参考文献
攻读硕士学位期间参研课题及研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]钨对热锻模具钢一次碳化物形貌及冲击性能的影响[J]. 金欣,周健,迟宏宵,马党参. 金属热处理. 2018(03)
[2]Ti对高硼钢显微组织和高温力学性能的影响[J]. 陈祥,李言祥,王志胜,张华伟,刘源. 稀有金属材料与工程. 2018(03)
[3]Mo-W-Co系高热强性热锻模具钢的组织与性能[J]. 金欣,周健,迟宏宵,马党参,王坚. 金属热处理. 2018(02)
[4]镍元素对新型压铸模具钢热稳定性的影响[J]. 曾艳,吴晓春,夏书文,左鹏鹏. 材料导报. 2017(16)
[5]基于应力松弛实验对服役25Cr35Ni型耐热钢的高温性能评估[J]. 许军,李会芳,程从前,曹铁山,赵杰. 材料工程. 2017(08)
[6]微量镁改善H13钢中碳化物的机理研究[J]. 周德福,常立忠,郑福舟,陈佳顺. 钢铁钒钛. 2017(03)
[7]CrMoWV钢的应力松弛行为及其预测[J]. 曹铁山,程从前,朱月梅,张弘伟,刘松峰,赵杰. 材料工程. 2017(05)
[8]一种新型螺栓用钢的应力松弛行为研究[J]. 赵子毅,李培耀. 热加工工艺. 2017(04)
[9]Ti-Nb-Mo微合金钢回火过程中纳米碳化物的析出行为及组织演变[J]. 卜凡征,王学敏,陈琳,杨善武. 材料热处理学报. 2015(08)
[10]Ti-V复合低碳钢在回火过程中MC型碳化物的析出与强化行为[J]. 康俊雨,孙新军,李昭东,雍岐龙. 钢铁研究学报. 2015(08)
博士论文
[1]Ti-V-Mo复合微合金化高强度钢组织调控与强化机理研究[D]. 张可.昆明理工大学 2016
[2]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
[3]薄板坯连铸连轧超高强耐候钢的组织性能研究[D]. 高吉祥.华南理工大学 2012
[4]硅在H13型热作模具钢中作用的研究[D]. 周青春.上海大学 2012
[5]铌钼复合微合金钢中碳氮化物沉淀析出研究[D]. 曹建春.昆明理工大学 2006
[6]铌微合金化H13钢的热疲劳行为[D]. 胡心彬.上海大学 2005
硕士论文
[1]中碳低合金超高强度钢第二相的析出行为及其作用[D]. 刘爽.辽宁科技大学 2013
[2]钛微合金钢中对含钛碳氮化物在奥氏体中溶解与析出的影响[D]. 赵冬伟.昆明理工大学 2012
[3]铌钒微合金化连续油管组织性能研究[D]. 岳嵩.东北大学 2011
本文编号：3602512
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：117 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 微合金化技术在模具钢中的应用
1.2.1 微合金化钢概述
1.2.2 常用微合金化元素
1.2.3 模具钢微合金化技术的研究现状
1.3 Ti元素在钢中的应用
1.4 钢中第二相的溶解与析出
1.4.1 第二相在钢中的溶解热力学
1.4.2 第二相在钢中的溶解动力学
1.4.3 第二相在钢中的析出动力学
1.4.4 第二相在钢中的溶解析出作用机理
1.5 本文研究内容和目的
1.5.1 本文研究内容
1.5.2 本文研究目的和意义
第2章 实验材料及方法
2.1 实验材料
2.2 实验方法
2.2.1 固溶处理实验
2.2.2 应力松弛实验
2.2.3 金相及奥氏体晶界观察
2.2.4 力学性能实验
2.2.5 扫描电子显微镜观察
2.2.6 透射电镜观察
2.2.7 X射线衍射分析
第3章 微合金元素复合第二相溶解过程
3.1 引言
3.2 复合第二相溶解过程模拟结果
3.3 复合第二相溶解热力学理论计算方法
3.3.1 相互作用系数及其计算方法
3.3.2 复合第二相固溶热力学模型建立与计算方法
3.4 复合第二相溶解热力学计算过程及结果
3.4.1 微合金元素间的相互作用系数
3.4.2 热作模具钢中碳化物的固溶度
3.4.3 热作模具钢中第二相的全固溶温度
3.5 复合第二相溶解动力学计算过程及结果
3.5.1 复合第二相的固溶与粗化
3.5.2 复合第二相的固溶速率与粗化速率
3.5.3 复合第二相的固溶与粗化计算结果及分析
3.6 固溶处理实验
3.6.1 固溶温度及保温时间的选取
3.6.2 模具钢固溶处理后的组织性能
3.6.3 模具钢未溶相形貌及成分
3.6.4 模具钢固溶处理后的力学性能
3.7 本章小结
第4章 微合金元素复合第二相析出过程
4.1 引言
4.2 复合第二相析出过程热力学计算
4.3 复合第二相析出过程动力学计算
4.3.1 临界形核功与临界形核尺寸
4.3.2 NrT曲线
4.3.3 PTT曲线
4.4 复合第二相析出过程相关参数及其估算
4.5 复合第二相析出过程计算结果与分析
4.5.1 0.4C-0.02Ti-0.9V钢的NrT曲线和PTT曲线
4.5.2 合金元素对TiC沉淀析出时临界核心尺寸与形核功的影响
4.5.3 合金元素对TiC沉淀析出时NrT曲线与PTT曲线的影响
4.6 复合第二相析出过程模拟计算结果
4.6.1 MC相和M_(23)C_6相的元素组成模拟计算结果
4.6.2 碳化物析出量模拟计算结果
4.7 本章小结
第5章 模具钢中第二相析出实验研究
5.1 引言
5.2 实验方法
5.3 实验结果及分析
5.3.1 真应力-真应变曲线
5.3.2 应力松弛曲线
5.3.3 PTT曲线
5.3.4 模具钢的显微组织及晶界形貌
5.3.5 析出相的分布及位错演变
5.3.6 析出相的尺寸
5.3.7 纳米尺度析出相形貌及成分
5.4 本章小结
第6章 结论
参考文献
攻读硕士学位期间参研课题及研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]钨对热锻模具钢一次碳化物形貌及冲击性能的影响[J]. 金欣,周健,迟宏宵,马党参. 金属热处理. 2018(03)
[2]Ti对高硼钢显微组织和高温力学性能的影响[J]. 陈祥,李言祥,王志胜,张华伟,刘源. 稀有金属材料与工程. 2018(03)
[3]Mo-W-Co系高热强性热锻模具钢的组织与性能[J]. 金欣,周健,迟宏宵,马党参,王坚. 金属热处理. 2018(02)
[4]镍元素对新型压铸模具钢热稳定性的影响[J]. 曾艳,吴晓春,夏书文,左鹏鹏. 材料导报. 2017(16)
[5]基于应力松弛实验对服役25Cr35Ni型耐热钢的高温性能评估[J]. 许军,李会芳,程从前,曹铁山,赵杰. 材料工程. 2017(08)
[6]微量镁改善H13钢中碳化物的机理研究[J]. 周德福,常立忠,郑福舟,陈佳顺. 钢铁钒钛. 2017(03)
[7]CrMoWV钢的应力松弛行为及其预测[J]. 曹铁山,程从前,朱月梅,张弘伟,刘松峰,赵杰. 材料工程. 2017(05)
[8]一种新型螺栓用钢的应力松弛行为研究[J]. 赵子毅,李培耀. 热加工工艺. 2017(04)
[9]Ti-Nb-Mo微合金钢回火过程中纳米碳化物的析出行为及组织演变[J]. 卜凡征,王学敏,陈琳,杨善武. 材料热处理学报. 2015(08)
[10]Ti-V复合低碳钢在回火过程中MC型碳化物的析出与强化行为[J]. 康俊雨,孙新军,李昭东,雍岐龙. 钢铁研究学报. 2015(08)
博士论文
[1]Ti-V-Mo复合微合金化高强度钢组织调控与强化机理研究[D]. 张可.昆明理工大学 2016
[2]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
[3]薄板坯连铸连轧超高强耐候钢的组织性能研究[D]. 高吉祥.华南理工大学 2012
[4]硅在H13型热作模具钢中作用的研究[D]. 周青春.上海大学 2012
[5]铌钼复合微合金钢中碳氮化物沉淀析出研究[D]. 曹建春.昆明理工大学 2006
[6]铌微合金化H13钢的热疲劳行为[D]. 胡心彬.上海大学 2005
硕士论文
[1]中碳低合金超高强度钢第二相的析出行为及其作用[D]. 刘爽.辽宁科技大学 2013
[2]钛微合金钢中对含钛碳氮化物在奥氏体中溶解与析出的影响[D]. 赵冬伟.昆明理工大学 2012
[3]铌钒微合金化连续油管组织性能研究[D]. 岳嵩.东北大学 2011
本文编号：3602512
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