Al对42CrMo螺栓钢淬透性及组织的影响
发布时间：2022-01-08 19:37
在42CrMo钢基础成分中配合添加Al-Ti和Al-B元素,通过末端淬火实验和截面硬度实验对比分析3种42CrMo钢淬透性的差异,并通过OM、SEM等手段观察晶粒形貌以及不同部位淬火后显微组织,利用三维原子探针（3DAP）分析元素分布,通过常规力学性能实验检测其常温拉伸和低温冲击性能。结果表明,AlTi、Al-B的添加均使42CrMo钢淬透性提高,Al-B钢增加淬透性作用更大,淬火后距淬火端25 mm处的硬度增加6 HRC,直径42、48和56 mm截面的心部硬度分别增加7、10和14 HRC,并且使钢的抗拉强度Rm≥1200 MPa,-40℃下冲击吸收功KV2≥27 J,力学性能满足低温环境下螺栓用钢的使用要求。通过化学相分析实验和TTT曲线测定,表明Al-Ti配合添加,Ti发挥固氮作用形成TiN,使Al固溶于铁素体中,抑制贝氏体产生;Al-B配合添加,一部分Al发挥固氮作用,另外一部分Al与B共同固溶于钢中,抑制珠光体和铁素体的转变,增加实验用钢在较低的冷速下获得马氏体的能力,提高钢的淬透性。通过3DAP实验分析钢中各元素的分布情况,其中...
【文章来源】：金属学报. 2020,56(10)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
实验用钢的末端淬火淬透性曲线
实验用钢的截面硬度曲线
为了比较3种钢淬火后获得的淬火深度差异，结合末端淬火曲线，观察了在距离淬火端25和35 mm处的显微组织，如图4所示。实验用钢的组织由马氏体(M)和具有碳化物颗粒的贝氏体(B)[36,37]组成，1#钢组织主要为70%B+30%M (面积分数)的混合组织；2#钢为粗大马氏体组织和少量贝氏体混合组织，3#钢主要为马氏体加少量贝氏体的混合组织；2#钢中35 mm处贝氏体组织较25 mm处有所增加，3#钢组织变化不明显。图5为3种实验用钢不同规格淬火后横截面的心部组织。可以看到，3种钢随着截面直径的增加，心部组织的贝氏体组织含量增多。当截面直径为42 mm时，1#钢心部贝氏体组织较多，碳化物颗粒粗大，2#钢心部出现少量贝氏体组织[38]，且尺寸较小，均匀分布在各晶粒内，未有粗大贝氏体产生，3#钢心部组织基本为马氏体组织，只有极少量的贝氏体产生；当截面直径为48 mm时，1#和2#钢心部贝氏体组织增加，而3#钢组织未有明显变化；当截面直径为56 mm时，2#钢中贝氏体组织的碳化物颗粒变粗，贝氏体组织含量未有明显增加，3#钢心部贝氏体组织略有增加，但仍以马氏体组织为主。表明2#、3#钢的淬透性较基础钢(1#钢)均有提高，心部淬火组织可获得90%(面积分数)以上的马氏体组织。其中添加Al-B元素的3#钢淬火深度较添加Ti-Al元素的2#钢更好，其淬透性能更高，可以实现直径56 mm完全淬透。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Element Segregation and Solidification Behavior of a Nb, Ti, Al Co-Strengthened Superalloy ЭК151[J]. Yuan-Guo Tan,Fang Liu,An-Wen Zhang,Da-Wei Han,Xiao-Yu Yao,Wei-Wei Zhang,Wen-Ru Sun. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2019(10)
[2]Solid-State Diffusion Bonding of NbSS/Nb5Si3 Composite Using Ni/Al and Ti/Al Nanolayers[J]. Xin-Yu Ren,Hai-Shui Ren,Yong-Wang Kang,Hua-Ping Xiong,Chong Pei,Bo Chen,Yao-Yong Cheng,A.I.Ustinov. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2019(09)
[3]Hot Deformation Behavior of a New Nuclear Use Reduced Activation Ferritic/Martensitic Steel[J]. Chao Liu,Ming-Chun Zhao,Tuguldur Unenbayar,Ying-Chao Zhao,Bin Xie,Yan Tian,Yi-Yin Shan,Ke Yang. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2019(07)
[4]齿轮钢晶粒尺寸对淬透性的影响[J]. 何肖飞,曹燕光,王毛球,徐乐. 钢铁研究学报. 2018(03)
[5]Fe-1.5（3.0）%Si-0.4%C合金贝氏体不完全转变现象及伴随的渗碳体析出[J]. 武慧东,宫本吾郎,杨志刚,张弛,陈浩,古原忠. 金属学报. 2018(03)
[6]微合金化元素对42CrMo钢组织与性能的影响[J]. 马东良,刘佳佳,马东辉. 中国重型装备. 2016(02)
[7]wTi/wN和wAl对含B钢淬透性及力学性能的影响[J]. 张娟,曲锦波,张宽. 钢铁研究学报. 2016(02)
[8]3DAP研究高碳高合金钢深冷处理过程的C偏聚行为[J]. 谢尘,吴晓春,闵娜,沈贇靓. 金属学报. 2015(03)
[9]微量Co对7085铝合金淬透性的影响[J]. 张新明,王莹莹,刘胜胆,陈冠. 稀有金属材料与工程. 2014(12)
[10]合金元素Al对微B处理特厚钢板淬透性及力学性能的影响[J]. 潘涛,王小勇,苏航,杨才福. 金属学报. 2014(04)
硕士论文
[1]风电连接螺栓疲劳性能及其失效分析[D]. 杨阳.大连海事大学 2015
[2]钢中微量硼的测定方法研究及其对钢淬透性的影响[D]. 蒋胜军.浙江工业大学 2015
本文编号：3577158
【文章来源】：金属学报. 2020,56(10)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
实验用钢的末端淬火淬透性曲线
实验用钢的截面硬度曲线
为了比较3种钢淬火后获得的淬火深度差异，结合末端淬火曲线，观察了在距离淬火端25和35 mm处的显微组织，如图4所示。实验用钢的组织由马氏体(M)和具有碳化物颗粒的贝氏体(B)[36,37]组成，1#钢组织主要为70%B+30%M (面积分数)的混合组织；2#钢为粗大马氏体组织和少量贝氏体混合组织，3#钢主要为马氏体加少量贝氏体的混合组织；2#钢中35 mm处贝氏体组织较25 mm处有所增加，3#钢组织变化不明显。图5为3种实验用钢不同规格淬火后横截面的心部组织。可以看到，3种钢随着截面直径的增加，心部组织的贝氏体组织含量增多。当截面直径为42 mm时，1#钢心部贝氏体组织较多，碳化物颗粒粗大，2#钢心部出现少量贝氏体组织[38]，且尺寸较小，均匀分布在各晶粒内，未有粗大贝氏体产生，3#钢心部组织基本为马氏体组织，只有极少量的贝氏体产生；当截面直径为48 mm时，1#和2#钢心部贝氏体组织增加，而3#钢组织未有明显变化；当截面直径为56 mm时，2#钢中贝氏体组织的碳化物颗粒变粗，贝氏体组织含量未有明显增加，3#钢心部贝氏体组织略有增加，但仍以马氏体组织为主。表明2#、3#钢的淬透性较基础钢(1#钢)均有提高，心部淬火组织可获得90%(面积分数)以上的马氏体组织。其中添加Al-B元素的3#钢淬火深度较添加Ti-Al元素的2#钢更好，其淬透性能更高，可以实现直径56 mm完全淬透。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Element Segregation and Solidification Behavior of a Nb, Ti, Al Co-Strengthened Superalloy ЭК151[J]. Yuan-Guo Tan,Fang Liu,An-Wen Zhang,Da-Wei Han,Xiao-Yu Yao,Wei-Wei Zhang,Wen-Ru Sun. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2019(10)
[2]Solid-State Diffusion Bonding of NbSS/Nb5Si3 Composite Using Ni/Al and Ti/Al Nanolayers[J]. Xin-Yu Ren,Hai-Shui Ren,Yong-Wang Kang,Hua-Ping Xiong,Chong Pei,Bo Chen,Yao-Yong Cheng,A.I.Ustinov. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2019(09)
[3]Hot Deformation Behavior of a New Nuclear Use Reduced Activation Ferritic/Martensitic Steel[J]. Chao Liu,Ming-Chun Zhao,Tuguldur Unenbayar,Ying-Chao Zhao,Bin Xie,Yan Tian,Yi-Yin Shan,Ke Yang. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2019(07)
[4]齿轮钢晶粒尺寸对淬透性的影响[J]. 何肖飞,曹燕光,王毛球,徐乐. 钢铁研究学报. 2018(03)
[5]Fe-1.5（3.0）%Si-0.4%C合金贝氏体不完全转变现象及伴随的渗碳体析出[J]. 武慧东,宫本吾郎,杨志刚,张弛,陈浩,古原忠. 金属学报. 2018(03)
[6]微合金化元素对42CrMo钢组织与性能的影响[J]. 马东良,刘佳佳,马东辉. 中国重型装备. 2016(02)
[7]wTi/wN和wAl对含B钢淬透性及力学性能的影响[J]. 张娟,曲锦波,张宽. 钢铁研究学报. 2016(02)
[8]3DAP研究高碳高合金钢深冷处理过程的C偏聚行为[J]. 谢尘,吴晓春,闵娜,沈贇靓. 金属学报. 2015(03)
[9]微量Co对7085铝合金淬透性的影响[J]. 张新明,王莹莹,刘胜胆,陈冠. 稀有金属材料与工程. 2014(12)
[10]合金元素Al对微B处理特厚钢板淬透性及力学性能的影响[J]. 潘涛,王小勇,苏航,杨才福. 金属学报. 2014(04)
硕士论文
[1]风电连接螺栓疲劳性能及其失效分析[D]. 杨阳.大连海事大学 2015
[2]钢中微量硼的测定方法研究及其对钢淬透性的影响[D]. 蒋胜军.浙江工业大学 2015
本文编号：3577158
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