含Cu沉淀强化钢的组织研究

发布时间：2017-08-12 23:22

  本文关键词：含Cu沉淀强化钢的组织研究

  更多相关文章： Ni含量 时效温度 时效时间 析出物 Cu沉淀强化钢

【摘要】：Cu沉淀强化钢是一种具有高强度、良好加工特性以及优异焊接性能的低合金结构钢,广泛地应用于船舶、海洋平台、车辆、航空等领域。本文采用不同Ni含量的含Cu钢在900?C固溶水淬后,再经过不同时效温度、不同时效时间的热处理,通过显微硬度测试、OM、SEM、XRD、TEM观察分析,研究不同变量对含Cu沉淀强化钢的显微硬度和微观组织的影响,得到以下结论:含Cu钢的显微硬度随着钢中Ni含量的增加而呈现增加趋势,当Ni含量由1%提高到3.5%时,材料的显微硬度由236 HV增加到263 HV;Ni含量的增加降低了钢中贝氏体与马氏体的比例,细化了马氏体的板条尺寸;Ni含量的增加提高了钢中析出物的析出数量,细化了析出物的析出尺寸。对Ni含量为3.0%的钢采用不同时效温度下时效2 h的热处理制度。结果表明:钢的显微硬度随着时效温度的增加呈现先增后减的趋势,在450?C达到峰值343 HV,并在700?C观察到了硬度的回升;随着时效温度的升高钢中的板条马氏体逐渐向多边形铁素体转变,并在700?C下得到了大量的粒状贝氏体和M-A岛;当时效温度低于450?C时析出物处于形核阶段,并在450?C达到密度峰值350个/μm2,当时效温度高于450?C时析出物处于长大粗化阶段,在650?C时析出物的尺寸达到20.1 nm。在时效过程中,析出物的形态也从低温(450?C)的球形向高温(450?C)的椭球形、短棒状结构转变。对Ni含量为2.5%的钢采用650?C下不同时效时间的热处理制度。结果表明:钢的显微硬度随着时效时间的延长呈现先增后减的变化趋势,并在2 h达到峰值256 HV;随着时效时间的延长,板条马氏体逐渐分解为多边形铁素体;当时效时间小于2 h时,析出物处于形核期,当时效时间超过2 h时,析出物处于长大粗化过程,但其粗化速率很慢。析出物在晶体结构方面,在时效2 h内析出物为bcc结构的B2富Cu相,当时效时间为100 h时在钢中产生了fcc结构的ε-Cu相。
【关键词】：Ni含量 时效温度 时效时间 析出物 Cu沉淀强化钢
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG142.1;TG161
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 第一章 文献综述10-24
• 1.1 概述10-19
• 1.1.1 含Cu钢的发展11-12
• 1.1.2 含Cu钢中主要合金元素的作用12-16
• 1.1.2.1 Cu在钢中的作用12-16
• 1.1.2.2 Ni在钢中的作用16
• 1.1.2.3 C在钢中的作用16
• 1.1.3 含Cu钢的强化机制16-18
• 1.1.3.1 细晶强化16-17
• 1.1.3.2 析出强化17-18
• 1.1.4 含Cu钢中的Cu沉淀物的析出惯序18-19
• 1.2 Ni对含Cu钢中显微组织影响的研究现状19-23
• 1.3 本文的研究内容及研究意义23-24
• 第二章 实验材料与方法24-29
• 2.1 实验材料24
• 2.2 实验设备24
• 2.3 实验方法24-29
• 2.3.1 热处理工艺24-27
• 2.3.2 显微硬度测试27
• 2.3.3 金相、扫描观察27
• 2.3.4 TEM试样的制备27-28
• 2.3.5 钢中残余奥氏体的检测28-29
• 第三章 Ni含量对显微组织的影响29-38
• 3.1 引言29
• 3.2 实验结果与分析29-37
• 3.2.1 Ni含量对显微硬度的影响29-30
• 3.2.2 Ni含量对显微组织的影响30-34
• 3.2.3 Ni含量对析出物的影响34-36
• 3.2.4 Ni促进富Cu相沉淀析出的热力学分析36-37
• 3.3 本章小结37-38
• 第四章 时效温度对显微组织的影响38-49
• 4.1 引言38
• 4.2 实验结果与分析38-48
• 4.2.1 时效温度对显微硬度的影响38-39
• 4.2.2 显微组织观察39-42
• 4.2.3 时效温度对残余奥氏体的影响42-43
• 4.2.4 时效温度对析出相的影响43-48
• 4.2.4.1 时效温度对析出物形态的影响44-46
• 4.2.4.2 不同时效温度下析出物的高分辨相46-48
• 4.3 本章小结48-49
• 第五章 时效时间对显微组织的影响49-59
• 5.1 引言49
• 5.2 实验结果与分析49-58
• 5.2.1 时效时间对显微硬度的影响49-50
• 5.2.2 时效时间对显微组织的影响50-54
• 5.2.4 时效时间对析出物的影响54-57
• 5.3.4.1 时效时间对析出物的形态方面的影响54-55
• 5.3.4.2 过时效阶段处析出物的结构分析55-57
• 5.2.5 钢中碳化物的观察57-58
• 5.3 本章小结58-59
• 结论59-60
• 参考文献60-64
• 在学研究成果64-65
• 致谢65

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本文编号：664202