变形中锰钢的热变形行为及其热处理特性研究

发布时间：2017-10-31 02:31

  本文关键词：变形中锰钢的热变形行为及其热处理特性研究

  更多相关文章： 变形中锰钢 相图 热变形 淬火 回火

【摘要】：锰元素扩大奥氏体相区,因而中锰钢具有很高的淬透性,区别于奥氏体高锰钢,中锰钢可以通过适当的热处理工艺控制其组织转变,在较大的冷速范围内获得马氏体组织。本文设计开发中锰钢,以变形中锰钢(5%-7%Mn)为研究对象,结合热力学与动力学计算软件对其相转变特性进行计算机数值计算,并进一步对热变形行为及热处理特性进行了系统的试验研究。本文利用Thermo-Calc软件对伪二元相图以及平衡态相组成及含量进行理论计算,用以进行化学成份筛选;金属材料相图及物理性能计算软件JMatPro对CCT及TTT曲线进行理论模拟计算,得到不同成分试验钢的相转变特性理论计算结果。采用物理模拟试验方法,利用Gleeble-3500热模拟试验机对变形中锰钢进行热拉伸和热压缩试验,热拉伸试验结果确定了最佳始锻温度为1200℃,最佳终锻温度应不低于950℃。试验钢在900-1200℃温度范围内塑性良好;热压缩变形组织在晶界发生动态再结晶,6#(0.25C6Mn)试验钢在应变速率0.1s-1时950℃明显有较多细小动态再结晶晶粒,应变速率0.5s-1时950℃刚刚发生动态再结晶。进行了系统的淬火温度试验和回火组织转变试验,并采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及X射线衍射(XRD)等手段分析其微观组织结构。优选得到最佳淬火温度。对回火过程中的马氏体组织转变规律及硬度进行研究,650℃回火马氏体板条界处有细小弥散颗粒状析出相,其Cr和Mo元素含量较高。残余奥氏体呈现出很好的稳定性,回火温度高达650℃时仍有2.6%稳定存在。硬度随回火温度升高呈阶梯型下降,回火过程中无二次硬化现象产生通过上述基础性研究工作,对变形中锰钢的热变形行为以及热处理特性获得了较为清楚的认识,为其热加工工艺提供了理论依据,进而可在工程实践中优化锻造热处理工艺使其获得优良的使用性能。
【关键词】：变形中锰钢 相图 热变形 淬火 回火
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142.1;TG161
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 选题背景及意义11
• 1.2 中锰钢的发展现状11-14
• 1.2.1 奥氏体基高碳中锰钢11-13
• 1.2.2 马氏体基低碳中锰钢13-14
• 1.3 合金元素在锰钢中的作用14-16
• 1.4 中锰钢的热变形行为16-17
• 1.5 钢的淬火与回火17-18
• 1.6 JMat Pro与Thermo-Calc模拟计算软件18-19
• 1.6.1 JMat Pro模拟计算18
• 1.6.2 Thermo-Calc模拟计算18-19
• 1.6.3 微量铌在钢中的作用19
• 1.7 主要研究思路和内容19-20
• 第2章 试验材料及研究方法20-26
• 2.1 试验材料20-21
• 2.2 热变形试验21-22
• 2.2.1 热压缩试验方法与工艺21-22
• 2.2.2 热拉伸试验与工艺参数22
• 2.3 淬火回火参数试验22-23
• 2.3.1 淬火组织和性能试验22-23
• 2.3.2 回火组织和性能试验23
• 2.4 组织分析及物理性能分析方法23-26
• 2.4.1 相变点的测定23
• 2.4.2 硬度测试23
• 2.4.3 电阻率测试23-24
• 2.4.4 X射线衍射（XRD）物相分析24
• 2.4.5 金相组织分析24
• 2.4.6 扫描电镜（SEM）分析24
• 2.4.7 透射电镜（TEM）分析24
• 2.4.8 电子背散射衍射（EBSD）分析24-26
• 第3章 试验材料的计算分析及成分设计26-37
• 3.1 M-C伪二元相图26-31
• 3.2 热物性能参数计算分析31-32
• 3.3 CCT及TTT曲线计算分析32-34
• 3.4 Nb的析出热力学研究34-35
• 3.5 本章小结35-37
• 第4章 变形中锰钢的热变形行为研究37-53
• 4.1 热压缩试验研究37-44
• 4.1.1 流变曲线分析37-39
• 4.1.2 不同热变形条件下的显微组织39-43
• 4.1.3 EBSD分析43-44
• 4.2 热拉伸试验研究44-52
• 4.2.1 真应力-应变曲线44-46
• 4.2.2 材料高温塑性及强度46-49
• 4.2.3 断口形貌分析49-51
• 4.2.4 断口附近金相组织分析51-52
• 4.3 本章小结52-53
• 第5章 变形中锰钢的热处理特性研究53-70
• 5.1 临界点的测定53
• 5.2 淬火加热对组织和性能的影响53-57
• 5.2.1 硬度测试53-54
• 5.2.2 显微组织观察与分析54-57
• 5.3 回火过程中组织和性能变化规律57-69
• 5.3.1 硬度测试结果分析57-58
• 5.3.2 电阻率结果分析58-59
• 5.3.3 光学显微组织观察与分析59-61
• 5.3.4 SEM微观组织观察与分析61-63
• 5.3.5 TEM微观结构观察与分析63-67
• 5.3.6 XRD物相及晶格参数分析67-69
• 5.4 本章小结69-70
• 结论70-71
• 参考文献71-75
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果75-76
• 致谢76

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王敏;郎宇平;吴兴惠;;温度对Mn16Cr22Ni1.6N0.6高氮钢的热变形行为和组织的影响[J];特殊钢;2010年02期

2 姜萍;孙淑华;王振华;白兴红;曲明贵;傅万堂;;一种含氮高铬冷轧辊用钢的热变形行为研究[J];燕山大学学报;2011年04期

3 聂恒敬,费业泰;精密机械零件形状影响热变形行为的研究[J];中国机械工程;1992年04期

4 董海峰;蔡大勇;赵铮铮;王志勇;王玉辉;杨庆祥;廖波;;低碳钢铁素体区热变形行为[J];金属热处理;2009年04期

5 刘凯;鲁世强;郑海忠;刘大博;刘天琦;;300M钢的热变形行为及其变形组织演变研究[J];锻压技术;2012年01期

6 贾延东;曹福洋;宁志良;孙晓兵;孙剑飞;;喷射成形Al-22Si-5Fe-3Cu-1Mg合金的热变形行为(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2011年S2期

7 左秀荣;樊彬彬;仲志国;吴欣凤;李广钦;崔海超;孙海斌;;6063铝合金热变形行为的研究[J];特种铸造及有色合金;2007年01期

8 赵新;许茜;荆天辅;;铁素体基球铁的热变形行为[J];热加工工艺;2010年11期

9 杨现亮;潘家冰;;20钢的热变形行为探讨[J];热加工工艺;2010年08期

10 刘晶元,丁培道,潘复生,周守则;稀土对6063合金热变形行为的影响[J];热加工工艺;1997年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 杨亮;耿志宇;董建新;张麦仓;;耐蚀825合金的热变形行为及热挤压工艺数值模拟研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

2 刘杰;王冠;李落星;;7N01铝合金热变形行为研究[A];2008年中国机械工程学会年会暨甘肃省学术年会文集[C];2008年

3 尤振平;王博;惠松骁;叶文君;于洋;刘睿;;Ti5Mo5V2Cr3Al合金热变形行为[A];第十四届全国钛及钛合金学术交流会论文集（下册）[C];2010年

4 曲敬龙;杜金辉;毕中南;王民庆;张继;吴贵林;;均匀化态GH4720Li合金的热变形行为[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年

5 李杰;尹志民;黄继武;王涛;;超高强Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的热变形行为[A];第九届材料科学与合金加工学术会议专刊论文集[C];2004年

6 徐光;赵嘉蓉;赵刚;张云祥;成小军;蒋灿东;余晓清;寻民定;;超低碳钢不同相区热变形行为比较[A];薄板坯连铸连轧技术交流与开发协会第三次技术交流会论文集[C];2005年

7 张伟红;孙文儒;华培涛;李胜超;宋金贵;宋玺玉;刘岩;胡壮麒;;GH4145合金热变形行为研究[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年

8 雷力明;黄旭;黄利军;曹春晓;;铸态TB6钛合金热变形行为及本构关系[A];第十四届全国钛及钛合金学术交流会论文集（上册）[C];2010年

9 王永;尹建明;卢斌;杨锐;;(α_2+O+B2)三相Ti_3Al基合金的热变形行为[A];第十四届全国钛及钛合金学术交流会论文集（上册）[C];2010年

10 贾宝华;宋卫东;宁建国;;Ti600钛合金的高温本构关系[A];北京力学会第20届学术年会论文集[C];2014年

中国博士学位论文全文数据库 前5条

1 彭雯雯;基于累积塑性能的热变形开裂准则及应用研究[D];西北工业大学;2015年

2 吴瑞恒;结构钢热变形行为及其铁素体析出动力学数学模型[D];上海交通大学;2002年

3 李桂华;复杂规则曲面机械零件的热变形理论及应用研究[D];合肥工业大学;2006年

4 魏海莲;中低碳微合金钢及C-Mn-Al(Si)高强钢的热变形行为研究[D];北京科技大学;2015年

5 张艳姝;镁合金热变形性能试验研究及本构参数识别[D];机械科学研究院;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王晓辉;USS122超高强度不锈钢热变形行为与强韧化机理的研究[D];昆明理工大学;2015年

2 刘仁;M50钢热变形行为及其微观组织研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

3 靳学泽;Mg-7Gd-5Y-0.6Zn-0.9Zr镁合金热变形行为及热旋组织性能演变[D];哈尔滨工业大学;2015年

4 冀宣名;一种高温钛合金的等温压缩热变形行为及其组织演变规律研究[D];贵州大学;2015年

5 马晓然;大锻件12%Cr超超临界转子钢铸态热变形行为的研究[D];上海交通大学;2015年

6 刘诚;TC4-DT钛合金热变形行为及显微组织演变的模拟研究[D];南昌航空大学;2015年

7 徐祗尚;机械零件热变形机理及其仿真研究[D];合肥工业大学;2015年

8 郑群辉;TC27钛合金的热变形行为及其组织演变规律[D];南昌航空大学;2015年

9 张美玲;变形中锰钢的热变形行为及其热处理特性研究[D];燕山大学;2015年

10 费雯;精密平板的热变形理论与应用研究[D];安徽大学;2010年

，

本文编号：1120440