脉冲电流处理对锰系合金钢组织和性能的影响

发布时间：2017-08-22 04:37

  本文关键词：脉冲电流处理对锰系合金钢组织和性能的影响

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【摘要】：随着社会的发展,节能、低碳、环保已经成为了时代的主题。钢铁材料作为使用最广泛的结构材料,承担着重要的使命。在满足安全要求的前提下,我们总是尽可能地节省材料,提高钢的强度是实现节能减排的关键。脉冲电流处理作为一种新兴的材料处理手段,不同于传统的热处理,它具有作用时间短,响应速度快,能量利用率高等优点。脉冲电流通过金属材料时,会在材料内部形成一个热、电、力的综合作用场,材料处在一种极端非平衡状态下,内部会发生一系列复杂的变化,研究这些复杂变化背后的规律对研究脉冲电流处理的作用机理有着重要的意义。本文以三种不同锰含量的合金钢为研究对象,以脉冲电流处理为手段,研究了脉冲电流处理对锰系合金钢的组织和性能的影响规律。本文所用实验材料为自行熔炼的三种不同锰含量的合金钢ZG60Mn8、ZG60Mn12和ZG60Mn23,对它们进行脉冲电流处理,研究内容如下:1.ZG60Mn8铸态组织为马氏体、奥氏体和碳化物,480ms脉冲电流淬火处理后,组织中奥氏体含量减少,马氏体组织得到细化,碳化物得到溶解。铸态ZG60Mn8经过1050℃固溶处理之后,组织中碳化物得到溶解,奥氏体的量有所减少,晶粒有所细化,组织中缺陷减少。对固溶处理试样进行480ms脉冲电流淬火处理,马氏体组织得到细化,组织更加均匀,试样的抗拉强度和延伸率同时得到提高。对固溶处理后的ZG60Mn8进行液氮深冷处理,部分残余奥氏体进一步转变为马氏体,碳化物在晶界处析出,组织脆化。480ms脉冲电流淬火处理之后,晶界处的碳化物得到溶解,液氮深冷得到的马氏体经过奥氏体化再次转变为马氏体,在此逆转变过程中,马氏体的尺寸得到了细化,组织更加均匀,起到了细晶强化的作用。2.ZG60Mn12经过20%和30%冷轧变形处理之后,组织仍为奥氏体,出现了加工硬化现象,且变形量越大,加工硬化现象越显著。随着脉冲电流处理时间的增加,试样发生了不同程度的回复和再结晶,试样的硬度和抗拉强度略微降低,延伸率先增加后降低,在520ms时达到最大。脉冲电流作用时间继续增加,再结晶晶粒进一步长大,组织粗化,延伸率反而降低。3.ZG60Mn12和ZG60Mn23经30%冷轧变形处理之后,组织仍为奥氏体,试样的强度和硬度均有所提高,延伸率下降。随着锰含量的增加,奥氏体稳定性增加,加工硬化能力降低,可承受变形增大。随着脉冲电流作用时间的增加,ZG60Mn12和ZG60Mn23内部发生了不同程度的回复和再结晶,试样的硬度和强度整体上逐渐降低,晶粒尺寸先减小后增大,在520ms时达到最小。但是随着脉冲电流作用时间的增加,ZG60Mn12的延伸率先增加后降低,在520ms时达到最大,而ZG60Mn23的延伸率则随着脉冲电流作用时间的增加持续增加,这是因为继续提高脉冲电流作用时间,ZG60Mn23试样内部出现了退火孪晶,退火孪晶可以在变形过程中有效促进滑移的产生,因此,延伸率持续增加。
【关键词】：脉冲电流 锰钢 组织与性能 冷轧变形 再结晶
【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
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-27
• 1.1 选题目的与意义11-13
• 1.2 锰钢的概述13-16
• 1.2.1 锰钢的化学成分对组织和性能所产生的影响13-15
• 1.2.2 锰钢的性能特点15-16
• 1.2.3 锰钢的应用16
• 1.3 金属材料强韧化的方法16-22
• 1.3.1 固溶强化17-18
• 1.3.2 第二相强化18-20
• 1.3.3 加工硬化20-22
• 1.3.4 细晶强化22
• 1.4 脉冲电流在金属材料加工领域的应用22-25
• 1.4.1 脉冲电流的研究现状23-24
• 1.4.2 脉冲电流对金属凝固组织的作用24
• 1.4.3 脉冲电流对固态金属的作用24-25
• 1.5 本文研究内容25-27
• 第2章 实验方法27-35
• 2.1 实验材料27
• 2.2 试样的预处理27-28
• 2.3 电脉冲处理28-30
• 2.4 试样的制备30-31
• 2.4.1 脉冲电流处理试样的制备30
• 2.4.2 拉伸试样的制备30-31
• 2.5 显微组织观察31-32
• 2.6 力学性能检测32-33
• 2.6.1 硬度测试32
• 2.6.2 拉伸性能测试32-33
• 2.7 实验技术路线33-35
• 第3章 脉冲电流处理对ZG60Mn8组织和性能的影响35-57
• 3.1 引言35
• 3.2 脉冲电流处理对铸态ZG60Mn8组织和性能的影响35-41
• 3.3 脉冲电流处理对固溶处理ZG60Mn8组织和性能的影响41-48
• 3.4 脉冲电流处理对固溶+深冷处理ZG60Mn8组织和性能的影响48-55
• 3.5 本章小结55-57
• 第4章 脉冲电流处理对ZG60Mn12和ZG60Mn23组织和性能的影响57-77
• 4.1 引言57-58
• 4.2 固溶处理ZG60Mn12的组织和性能58-59
• 4.3 脉冲电流处理对不同变形量冷轧ZG60Mn12组织和性能的影响59-70
• 4.4 脉冲电流处理对冷轧ZG60Mn12和ZG60Mn23组织和性能的影响70-76
• 4.5 本章小结76-77
• 第5章 结论77-79
• 参考文献79-85
• 致谢85

【参考文献】

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本文编号：717101