0Cr16Ni5Mo马氏体不锈钢热处理及热变形行为研究

发布时间：2017-08-10 04:37

  本文关键词：0Cr16Ni5Mo马氏体不锈钢热处理及热变形行为研究

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【摘要】：0Cr16Ni5Mo超级马氏体不锈钢具有优异的综合力学性能和耐腐蚀性能,因而在航空、船舰等很多领域得到了广泛关注和应用。本文使用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)、力学试验机等实验手段,研究了热处理工艺对该0Cr16Ni5Mo马氏体不锈钢显微组织和力学性能的影响;在Gleeble-3800热模拟试验机上进行单道次等温压缩实验,研究0Cr16Ni5Mo马氏体不锈钢在变形温度为900~1150℃、应变速率为0.01~10s-1条件下的热变形行为。研究结论如下:通过对淬火处理制度的研究,发现实验钢在900~1050℃淬火时,试样的组织为板条马氏体+δ-铁素体+残余奥氏体。随着淬火温度的升高,板条马氏体逐渐粗大,平均晶粒尺寸由18μm增加到68μm。在950℃淬火后,碳化物可基本溶于基体。淬火温度对材料力学性能的影响比较复杂,材料的抗拉强度和硬度变化不大,冲击功均高于160J。通过对回火处理制度研究,实验钢经950℃淬火450~700℃不同温度回火时,发现随着回火温度的升高,M23C6型碳化物在马氏体板条之间析出量增加,逆转变奥氏体含量先增加后降低,在600℃回火后,其含量达到最大值。逆转变奥氏体的形态也随着回火温度升高而改变。使用EDS分析不同回火状态下马氏体与逆转变奥氏体中的Ni含量,结果可知,逆转变奥氏体中的Ni含量明显高于马氏体,说明逆转变奥氏体形成过程中有Ni元素的富集,其形成机理为扩散型相变。随着回火温度的升高实验钢的抗拉强度和硬度先下降后升高,而延伸率和冲击吸收功的变化规律则与之相反,抗拉强度Rm为885~1167MPa,HRC为25.2~37.2,变化规律与逆转变奥氏体含量的变化规律呈对应关系。各回火温度下的冲击断口的断裂方式均为韧性断裂,断口呈韧窝状,韧窝底部分布有第二相颗粒。0Cr16Ni5Mo马氏体不锈钢的热模拟试验结果表明,在热压缩过程中,流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的升高而增加,变形条件对材料的组织结构有较大影响。本文基于双曲线正弦模型,建立了与应变量相关的本构关系模型。计算结果表明材料热变形参数与应变量之间可采用四次函数关系式表示。然后根据动态材料模型建立了材料在不同应变量下的热加工图。通过分析热加工图可知,0Cr16Ni5Mo低碳马氏体不锈钢的最佳热变形工艺参数范围为:变形温度980~1150℃,应变速率0.01~0.2s-1。
【关键词】：0Cr16Ni5Mo马氏体不锈钢 显微组织 力学性能 应力应变曲线 本构关系 热加工图
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142.71;TG161
【目录】：

• 摘要5-6
• Absract6-13
• 第1章 绪论13-31
• 1.1 引言13-14
• 1.2 马氏体不锈钢14-21
• 1.2.1 钢中合金元素的作用15-18
• 1.2.2 马氏体不锈钢的强化机制18-20
• 1.2.3 马氏体不锈钢的韧化机制20-21
• 1.3 超级马氏体不锈钢的发展21-27
• 1.3.1 超级马氏体不锈钢的研究现状21-22
• 1.3.2 超低碳马氏体不绣钢的组织22-26
• 1.3.3 逆转变奥氏体的形成与稳定机制26-27
• 1.4 合金的热变形行为和热加工图27-30
• 1.4.1 热变形流变应力和本构方程28-29
• 1.4.2 热加工图29-30
• 1.5 本文研究意义与主要研究内容30-31
• 1.5.1 研究意义30
• 1.5.2 研究内容30-31
• 第2章 实验材料与研究方法31-36
• 2.1 实验方案设计31
• 2.2 实验材料31-32
• 2.3 材料相变点测试32
• 2.4 热处理实验32-33
• 2.4.1 淬火处理32
• 2.4.2 回火处理32-33
• 2.5 力学性能测试33-34
• 2.5.1 洛氏硬度测试33
• 2.5.2 拉伸性能测试33
• 2.5.3 冲击性能测试33-34
• 2.6 显微组织观察34-35
• 2.6.1 金相显微观察34
• 2.6.2 扫描电镜观察34-35
• 2.6.3 透射电镜分析35
• 2.7 相结构分析35
• 2.8 奥氏体含量测量35-36
• 第3章 淬火处理对材料组织和性能的影响36-44
• 3.1 前言36
• 3.2 淬火温度对试验钢组织的影响36-42
• 3.3 淬火处理对力学性能的影响42-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第4章 回火处理对材料组织和性能的影响44-61
• 4.1 前言44
• 4.2 回火处理对组织的影响44-57
• 4.3 回火温度对力学性能的影响57-58
• 4.4 冲击断口形貌分析58-59
• 4.5 本章小结59-61
• 第5章 材料热变形行为研究61-81
• 5.1 前言61
• 5.2 实验方法61-63
• 5.2.1 固溶处理实验方案61
• 5.2.2 热压缩实验61-62
• 5.2.3 显微组织分析62-63
• 5.3 热变形方程建立63-68
• 5.3.1 0Cr16Ni5Mo流变应力曲线的分析63
• 5.3.2 热变形方程的建立63-68
• 5.4 热变形组织68-72
• 5.5 热加工图72-79
• 5.5.1 热加工建立的理论基础73-74
• 5.5.2 流变失稳准则74-75
• 5.5.3 热加工图的构建及分析75-79
• 5.6 本章小结79-81
• 结论81-82
• 参考文献82-88
• 致谢88-89
• 附录 攻读硕士期间发表的学术论文89

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本文编号：648898