2200MPa级别超高强度不锈钢强韧化机理及疲劳性能研究

发布时间：2023-03-30 04:27

　　为了适应未来航空、航天高端装备的发展需求,特别是对结构件减重的迫切需求,亟需研发一种强度在2200MPa级别的新型超高强度不锈钢。本文针对三种合金成分的超高强度不锈钢,研究了C、Cr元素对其力学性能的影响规律,并通过OM、SEM、TEM、APT、XRD等方法对基体结构、析出相和界面特性进行表征分析,初步建立了微观组织与强韧性的关联性;初步探索了冶炼工艺对夹杂物和疲劳性能的影响。主要结论如下:在最佳热处理条件下,0.1C-11.5Cr钢的抗拉强度可达2126MPa,0.1C-9.5Cr钢的抗拉强度可达到2256MPa,0.2C-9.5Cr钢的抗拉强度可达2206MPa,断裂韧性分别67.2MPa·m^1/2、33.4 MPa·m^1/2、50.9 MPa·m^1/2;当碳含量相同时,Cr含量降低有利提高钢的强度但降低了韧性;0.2C-9.5Cr钢的Ms点最低,这是其在固溶处理和负温处理后奥氏体含量最多的主要因素,也是较0.1C-9.5Cr钢断裂韧性好的主要原因。钢的基体组织主要为高密度位错的板条马氏体加少量的薄膜状奥氏体,在马氏...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景
    1.2 选题目的和意义
    1.3 马氏体时效钢的强化机理
    1.4 马氏体时效钢中主要强化相
    1.5 马氏体时效钢的韧化机理
        1.5.1 钢中残余奥氏体研究现状
        1.5.2 钢中洁净度
    1.6 疲劳性能研究
        1.6.1 疲劳的分类
        1.6.2 疲劳研究的发展现状
        1.6.3 疲劳断裂微观机理
        1.6.4 疲劳性能影响因素
第二章 试验材料和方案
    2.1 试验材料
    2.2 试验方法及手段
        2.2.1 热处理工艺
        2.2.2 力学性能的测定
        2.2.3 显微组织观察分析
        2.2.4 残余奥氏体测量
        2.2.5 临界点测试
    2.3 本章小结
第三章 试验钢组织与性能研究
    3.1 钢的成分优化
        3.1.1 相含量图计算
        3.1.2 元素对合金第二相的影响
    3.2 力学性能对比研究
    3.3 试验钢显微组织分析
        3.3.1 晶粒尺寸分析
        3.3.2 金相组织分析
    3.4 马氏体相变点测量
    3.5 奥氏体体积分数
    3.6 试验钢微细相分析
    3.7 分析与讨论
    3.8 本章小结
第四章 Laves相强化机理研究
    4.1 两次时效对Laves相的影响
    4.2 XRD分析
    4.3 APT分析
        4.3.1 第一步时效状态
        4.3.2 第二步时效状态
    4.4 分析与讨论
    4.5 本章小结
第五章 夹杂物与疲劳断裂行为研究
    5.1 材料化学成分、热处理工艺与力学性能
    5.2 冶炼工艺对夹杂物的影响
        5.2.1 夹杂物尺寸分布的研究
        5.2.2 夹杂物种类的研究
        5.2.3 夹杂物粒径的研究
        5.2.4 夹杂物形貌
    5.3 有效夹杂物尺寸估算
    5.4 拉压疲劳寿命S-N曲线
    5.5 疲劳断口分析
        5.5.1 宏观断口分析
        5.5.2 微观断口分析
        5.5.3 高周疲劳裂纹萌生机制
    5.6 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 全文结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录 攻读硕士期间研究成果



本文编号：3775192