AerMet100钢热变形行为及形变热处理工艺研究

发布时间：2017-06-24 16:21

  本文关键词：AerMet100钢热变形行为及形变热处理工艺研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：AerMet100钢是一种二次硬化超高强度钢。本文主要针对此钢的热变形行为及回火过程对的组织演变及强韧性能的影响进行研究,通过引入形变时效、预时效、双时效等新工艺深入探讨其组织演变机理并优化材料的综合力学性能。通过适当的预时效+正常时效处理后获得了较佳的强度与韧性。采用Gleeble-3500热模拟实验机对AerMet100钢进行热压缩试验,研究其在变形温度为850~1150℃和应变速率为0.01~10s-1条件下的的动态再结晶行为。结果表明:变形温度的升高与应变速率的降低有利于发生动态再结晶。通过对实验数据回归分析,得到变形激活能Q为402 kJ/mol,同时建立了高温变形本构关系,动态再结晶临界应变模型、动态再结晶体积分数模型及晶粒尺寸模型。利用所建立模型对动态再结晶行为进行预测,得到变形温度的下降及应变速率的增加会推迟动态再结晶发生的规律与实际情况一致。对AerMet100钢进行热变形及形变时效试验。分析了形变时效工艺对马氏体组织及硬度的影响。结果表明:随形变时效温度升高,马氏体板条尺寸增大,硬度下降。510℃时的组织长大趋势被阻碍且硬度有所回升,这是由于发生了形变诱导析出,弥散的合金析出相钉扎了位错并阻碍了马氏体组织的生长。形变时效过程中发生析出行为的温度范围在510℃附近,保温时间不应长于180s。对锻后AerMet100钢进行多种工艺的回火试验,研究了不同工艺参数及时效过程对组织及力学性能的影响。460~510℃范围内正常时效,随着时效温度的升高马氏体板条尺寸先减小后增大,强度与硬度均先增大后减小,而冲击韧性随温度升高持续增大。在480℃时效后的组织最细小,硬度与抗拉强度均达到峰值。预时效+正常时效(510℃×30min,+482℃×5h)处理可以获得优良的强韧性能,其抗拉强度为1946MPa,冲击功为104J。其原因是由于预时效过程中510℃高温促进了间隙C原子向马氏体板条边界扩散,使膜状A_R的含量增加,另外由于时效温度的升高,使Co、Ni原子在M板条边界富集,提高了膜状A_R的稳定性,改善了韧性。而30min的高温保温时间不至于使析出相M_2C长大并与基体脱离共格关系,析出强化作用并未减弱。
【关键词】：二次硬化钢 热变形 形变时效 预时效 力学性能
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG142.1;TG161
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 研究目的与意义9-10
• 1.2 AerMet100钢的概述10-13
• 1.2.1 AerMet100钢的合金化特点10-11
• 1.2.2 AerMet100钢的强韧化机理11-13
• 1.3 金属热变形行为研究13-16
• 1.3.1 金属热变形的软化机制14-15
• 1.3.2 动态再结晶过程的影响因素15-16
• 1.4 形变时效机理分析16-18
• 1.4.1 弛豫-析出控制相变（RPC）技术16-17
• 1.4.2 弛豫过程的析出行为17-18
• 1.4.3 形变时效工艺简述18
• 1.5 本文研究内容及意义18-20
• 第2章 实验材料及研究方法20-26
• 2.1 实验材料20
• 2.2 热变形实验方案20-24
• 2.2.1 AerMet100钢形变时效实验方案20-22
• 2.2.2 AerMet100钢热压缩实验方案22-23
• 2.2.3 AerMet100钢热处理工艺方案23-24
• 2.3 分析测试方法24-26
• 2.3.1 显微组织分析24
• 2.3.2 力学性能分析与测试24-26
• 第3章 AerMet100钢热变形行为及本构关系26-33
• 3.1 引言26
• 3.2 AerMet100钢热变形真应力-应变曲线26-27
• 3.3 AerMet100钢高温变形本构关系27-32
• 3.4 本章小结32-33
• 第4章 AerMet100钢动态再结晶行为研究33-46
• 4.1 引言33
• 4.2 动态再结晶的临界条件33-37
• 4.3 动态再结晶模型的建立37-42
• 4.3.1 动态再结晶临界应变模型37-38
• 4.3.2 动态再结晶体积分数模型38-41
• 4.3.3 动态再结晶晶粒尺寸模型41-42
• 4.4 变形条件对动态再结晶的影响42-45
• 4.4.1 变形条件对AerMet100钢热变形后显微组织的影响42-44
• 4.4.2 变形条件对动态再结晶行为的影响44-45
• 4.5 本章小结45-46
• 第5章 AerMet100钢形变时效工艺探索46-51
• 5.1 引言46
• 5.2 形变时效工艺对AerMet100钢显微组织的影响46-49
• 5.2.1 形变时效温度对AerMet100钢显微组织的影响46-48
• 5.2.2 形变时效保温时间对AerMet100钢显微组织的影响48-49
• 5.3 形变时效工艺对AerMet100钢硬度的影响49-50
• 5.4 本章小结50-51
• 第6章 锻后AerMet100钢的时效工艺研究51-63
• 6.1 引言51
• 6.2 时效温度对锻后AerMet100钢显微组织及力学性能的影响51-54
• 6.2.1 不同时效温度对锻后AerMet100钢的显微组织影响51-52
• 6.2.2 不同时效温度对锻后AerMet100钢的硬度影响52-53
• 6.2.3 不同时效温度对锻后AerMet100钢的力学性能的影响53-54
• 6.3 多种时效工艺对AerMet100钢组织及力学性能的影响54-58
• 6.3.1 多种时效工艺对AerMet100钢的显微组织影响54-55
• 6.3.2 多种时效工艺对AerMet100钢的力学性能影响55-56
• 6.3.3 多种时效工艺下AerMet100钢的冲击断口形貌56-58
• 6.3.4 多种时效工艺下AerMet100钢的奥氏体含量58
• 6.4 预时效工艺的强韧化机理分析58-61
• 6.4.1 预时效对逆转变奥氏体的影响58-60
• 6.4.2 预时效对析出相的影响60-61
• 6.5 本章小结61-63
• 第7章 结论与展望63-66
• 7.1 结论63-64
• 7.2 展望64-66
• 参考文献66-70
• 攻读学位期间发表的学术论文70-71
• 致谢71-72

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