高碳高硅铸钢等温淬火工艺及组织性能研究

发布时间：2017-11-01 09:27

  本文关键词：高碳高硅铸钢等温淬火工艺及组织性能研究

  更多相关文章： 高碳高硅铸钢 低温贝氏体 贝氏体铁素体 残余奥氏体 等温淬火

【摘要】：近年来,为了满足工业生产对材料强度、韧性等的要求,国内外专家不断探索和开发新型的高强钢。二十一世纪初,Bhadeshia教授在低温淬火试验中获得的贝氏体组织具有良好的强韧性配合,进而低温贝氏体钢的研究受到重视。本文设计合适的等温淬火工艺使高硅高碳钢能够进行低温贝氏体转变。所选用的试验用钢中Si的含量为0.75,这是利用Si元素能够强烈抑制渗碳体的析出。本研究对75Si2Mnl.5CrB铸钢进行不同工艺参数下的等温淬火,以期为优化热处理工艺提供理论依据。目前关于低温贝氏体的研究较少,特别是低温贝氏体的冲击韧性和耐磨性的认识。本课题的研究,旨在拓展贝氏体相变理论,丰富高硅高碳铸钢的强化途径,为贝氏体钢的实际生产应用提供一定的理论依据。本文对75Si2Mnl.5CrB冈经过不同淬火工艺后获得的微观组织进行观察及力学性能的研究。高碳高硅铸钢在较低温度下等温淬火可以发生贝氏体转变,获得亚纳米级贝氏体。组织中的板条状贝氏体铁素体、少量马氏体和残余奥氏体决定了试样具有超高强度及良好的韧性,然而很少关于低温贝氏体研究的报告。因此,本研究对75Si2Mnl.5CrB铸钢进行不同等温淬火工艺参数的热处理,以期为优化热处理工艺提供理论依据。实验过程中,首先对实验需要钢的合金成分进行设计,为了满足试验在较低温度下发生贝氏体转变,且等温淬火后材料的综合机械性能较优,设计出了ZG75Si2Mnl.5CrB钢。首先通过相变点测定,测量出试样的Ms温度约为170℃,设计的热处理工艺为试样在920℃奥氏体化30min后,在220℃、240℃、260℃和280℃分别保温2min、30min、2h及5 h。在金相显微镜下观察到针叶状的贝氏体铁素体和亮色的残余奥氏体,在280℃保温5h时贝氏体针严重粗化；在透射电镜下能够更为清晰的观察贝氏体铁素体板条,以此推论贝氏体转变的生长中发生了切变；XRD衍射试验中能够利用公式计算出组织中残余奥氏体含量。等温淬火后试样的显微组织是贝氏体铁素体、薄膜状残余奥氏体及马氏体,试样在920℃奥氏体化30 min,在220℃、240℃、260℃和280℃保温2h后的残余奥氏体量为3.23%～11.07%,呈现的规律为随着等温淬火温度的增加,试样发生贝氏体转变的速度加快。在力学性能的试验中,试样等温淬火后,整体试样的强度和硬度较高,在等温时间相同时,随着保温温度的增加,试样的强度和硬度均下降,等温温度为240℃时,随着保温时间的延长试样的抗拉强度不断下降,而其硬度整体表现为下降,但中间有小幅的上升。在干磨损实验中淬火工艺为等温温度为260℃,等温时间为30mmin,试样的的耐磨性相对较好,在摩擦磨损系数的测量中等温温度为260℃,等温时间为30min,载荷为20N时,试样的磨损系数最小为0.3542。
【关键词】：高碳高硅铸钢 低温贝氏体 贝氏体铁素体 残余奥氏体 等温淬火
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG161;TG142.1
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 绪论7-20
• 1.1 课题背景7
• 1.2 贝氏体钢7-11
• 1.2.1 贝氏体的定义7-8
• 1.2.2 贝氏体的分类8-9
• 1.2.3 国内外对贝氏体的研究现状9-11
• 1.3 贝氏体的相变机制11-13
• 1.3.1 切变学派12
• 1.3.2 扩散学派12-13
• 1.4 贝氏体的特征13-16
• 1.4.1 贝氏体转变的特点13-14
• 1.4.2 贝氏体钢的强化14-15
• 1.4.3 贝氏体钢在工业生产中的应用15-16
• 1.5 低温贝氏体的发展现状16-18
• 1.5.1 低温贝氏体的组织特征17
• 1.5.2 低温贝氏体的力学性能17-18
• 1.6 研究内容和意义18-20
• 第二章 实验材料及方法20-23
• 2.1 本课题的技术路线20
• 2.2 试验材料20-23
• 2.2.1 贝氏体钢合金化原理20-21
• 2.2.2 实验用钢成分的设计21-23
• 第三章 热处理工艺制定和试验方法23-26
• 3.1 热处理工艺制定23-24
• 3.1.1 试验材料制备23
• 3.1.2 热处理工艺23-24
• 3.2 显微组织观察24
• 3.3 透射组织观察24-25
• 3.4 物相分析25
• 3.5 力学性能检测25
• 3.6 本章小结25-26
• 第四章 75Si2Mn1.5CrB钢的低温贝氏体组织特征及力学性能26-42
• 4.1 等温淬火后的相组成分析26-32
• 4.2 等温淬火后75Si2Mn1.5CrB钢的显微组织32-39
• 4.3 等温淬火后75Si2Mn1.5CrB钢的力学性能39-42
• 第五章 高碳高硅铸钢试样的磨损结果与分析42-48
• 5.1 磨损试验42-46
• 5.1.1 不同热处理下试样的磨损试验结果42
• 5.1.2 不同载荷下的磨损试验结果42-46
• 5.2 磨损形貌分析46-48
• 第六章 结论48-49
• 致谢49-50
• 参考文献50-54
• 作者简介54
• 攻读硕士学位期间研究成果54-55

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈秀云,方鸿生;硅对易切削贝氏体塑料模具钢性能的影响[J];兵器材料科学与工程;1999年04期

2 康沫狂;钢中贝氏体及其力学行为[J];材料科学进展;1988年03期

3 文翠娥,孙培祯,谢长生,崔昆;硅对GD钢下贝氏体组织形态及力学性能的影响[J];钢铁研究学报;1993年03期

4 黄维刚,徐蓉,方鸿生,郑燕康;中低碳含硅空冷贝氏体钢的冲击韧性[J];钢铁研究学报;1997年02期

5 康沫狂,贾虎生,杨延清,杨东方,武小雷;新型系列准贝氏体钢[J];金属热处理;1995年12期

6 方鸿生,徐平光,白秉哲,刘东雨,蔡漳平,孙卫华,唐立东;一种新的复相组织——仿晶界型铁素体/粒状贝氏体[J];金属热处理;2000年11期

7 方鸿生,郑燕康,黄进峰;锰-硼系空冷贝氏体钢的新近发展[J];金属热处理;1997年04期

8 黄维刚,方鸿生,郑燕康;硅和少量钼对Mn-B系贝氏体钢转变动力学的影响[J];金属热处理;1997年10期

9 方鸿生,薄祥正,郑燕康,黄进峰;贝氏体组织与贝氏体钢[J];金属热处理;1998年11期

10 张明星,康沫狂;Si对低碳贝氏体钢组织和性能的影响[J];金属学报;1993年01期

，

本文编号：1126226