无铝超高碳钢三步退火工艺的研究

发布时间：2017-11-02 10:11

  本文关键词：无铝超高碳钢三步退火工艺的研究

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【摘要】：在常规铸造下,超高碳钢极易析出粗大的网状碳化物,造成超高碳钢的脆性很大,因而限制了其在工程上的应用。本文从成分设计和简化热处理工艺入手,针对一种无铝超高碳钢采取三步退火工艺,注重退火工艺参数的控制,以使材料组织中的碳化物和珠光体颗粒明显细化,进而可以使材料的强韧性得以提升,促进超高碳钢作为新型钢铁材料的应用。本文利用XRD物相分析、金相组织形态观察、洛氏硬度、显微硬度、拉伸强度及冲击韧性等测试研究了Fe-1.58C-1.97Cr-0.26Si-0.73Mn-0.09Mo超高碳钢在不同退火条件下组织结构及力学性能特点。实验结果表明,本实验所设计的Fe-1.58C-1.97Cr-0.26Si-0.73Mn-0.09Mo超高碳钢,铸态组织没有大量的网状碳化物析出,并且碳化物尺寸较小,总量较少;在加热到860℃保温2h然后以3℃/s的冷却速度冷到760℃(A1)等温1h的三步退火工艺条件下,可以获得细小颗粒状碳化物与细小珠光体共混的组织。研究表明,实验用钢随着退火加热温度的升高,退火组织中的碳化物形貌由较大形状不规则块状、网状转变到细小均匀分布的颗粒状再变到大小不均匀的颗粒状,随之材料的拉伸强度值和冲击韧性值均呈现先增大后减小的变化规律。860℃左右的退火温度比较适宜;随着退火加热后冷却速度的减小,组织中的碳化物先是呈现大小不均匀的块状,之后呈现细小颗粒状,再以独立的大块状形式析出,使得材料的拉伸强度呈现越来越小的态势,而冲击韧性值却逐渐增大。3℃/s左右的冷却速度有利于获得良好的综合力学性能;在共析阶段停留1.0h左右的时间,可以获得细小颗粒状碳化物与细小珠光体共混的组织,从而使材料拉伸强度值达到1050 MPa,冲击韧性达到19.1J。
【关键词】：无铝超高碳钢 退火温度 退火冷速 共析等温时间 力学性能
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG161
【目录】：

• 中文摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 引言9
• 1.2 超高碳钢成分设计与加工技术9-16
• 1.2.1 超高碳钢成分设计9-12
• 1.2.2 超高碳钢合金化强化理论12
• 1.2.3 超高碳钢的加工技术12-16
• 1.3 选题依据和意义16
• 1.4 本课题的研究目的与研究内容16-18
• 第二章 材料制备及实验方法18-23
• 2.1 实验材料的选择18-19
• 2.1.1 实验用材成分设计18-19
• 2.1.2 实验用材的熔炼和铸造19
• 2.2 相变点测定19
• 2.3 热处理工艺19-20
• 2.4 组织结构分析20-21
• 2.4.1 物相分析20
• 2.4.2 显微组织观察20-21
• 2.5 力学性能测试21-23
• 2.5.1 洛氏硬度测试21
• 2.5.2 显微硬度测试21
• 2.5.3 拉伸性能测试21
• 2.5.4 冲击性能测试21-23
• 第三章 实验结果与分析23-37
• 3.1 实验用材铸态试样物相及显微组织结构特征分析23-26
• 3.1.1 温度-相组成关系分析23-24
• 3.1.2 实验用材铸态物相分析24
• 3.1.3 实验用材铸态显微组织特征分析24-25
• 3.1.4 实验用材与含铝超高碳钢组织分析25-26
• 3.1.5 小结26
• 3.2 退火加热温度对实验用材组织结构状态的影响26-29
• 3.2.1 热力学分析26-27
• 3.2.2 不同退火加热温度试样物相分析27
• 3.2.3 不同退火温度试样显微组织结构特征分析27-29
• 3.2.4 小结29
• 3.3 退火加热后的冷却速度对组织结构状态的影响29-32
• 3.3.1 CCT曲线分析29-30
• 3.3.2 退火加热后的不同冷却速度试样物相分析30-31
• 3.3.3 退火加热后的不同冷却速度试样组织特征分析31-32
• 3.3.4 小结32
• 3.4 共析等温时间对组织结构状态的影响32-35
• 3.4.1 共析等温不同时间试样物相分析32-33
• 3.4.2 共析等温不同时间试样组织特征分析33-35
• 3.4.3 小结35
• 3.5 本章小结35-37
• 第四章 不同退火工艺组织的力学性能研究37-40
• 4.1 不同退火温度试样力学性能37-38
• 4.2 退火加热后的不同冷却速度试样力学性能38
• 4.3 共析等温不同时间试样力学性能38-39
• 4.4 本章小结39-40
• 结论40-41
• 参考文献41-44
• 发表论文和科研情况说明44-45
• 致谢45-46

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1131087