淬火-分配工艺对超级贝氏体组织相变影响的研究

发布时间：2017-10-08 15:43

  本文关键词：淬火-分配工艺对超级贝氏体组织相变影响的研究

  更多相关文章： 超级贝氏体 QP工艺 组织转变 强韧性

【摘要】：基于固态相变热力学条件中过冷度与形核速率之间关系,结合钢中马氏体相变随温度下降而连续转变的特点,将改善钢中马氏体(M)组织强韧性的“淬火+分配(QP—Quenching and Partitioning)”热处理工艺,引入到超级贝氏体(Super-bainite)组织制备工艺过程中。通过对超级贝氏体组织中残余奥氏体(AR)量及其含碳量的变化等,研究了在该工艺条件下超级贝氏体组织的形成、形态和力学性能,在对该过程热力学和动力学特点分析基础上,讨论了QP工艺对超级贝氏体组织转变的促进作用;同时检测了不同QP工艺下所得超级贝氏体组织的力学性能,优化了工艺参数。设计的QP热处理工艺为:将60Mn2Si Cr试验用钢试样在箱式电炉中900℃保温30min完全奥氏体化后,放入242℃盐浴炉中分别进行“淬火”处理3min与5min后,再经260℃盐浴炉中分别“等温分配”处理6h、8h和12h后取出空冷直至室温。对比试样的制备工艺为箱式电炉中加热900℃保温30min完全奥氏体化后,放入温度为260℃的盐浴炉中等温处理12h。采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪等仪器,结合JADE分析软件和公式等,对试样进行了显微组织形貌观察,相组成定性定量分析,各相分布状态分析和判定,断口形貌观察等;采用材料力学性能测试仪器设备(洛氏硬度计、显微硬度计、拉伸试验机、冲击试验机)对试样进行了硬度、强度、塑性和冲击韧性等力学性能的检测。分析和检测结果表明,60Mn2Si Cr钢经所制定的QP热处理工艺处理,可以得到由条束状贝氏体铁素体(BF)+分布于BF条束间的富碳薄膜状残余奥氏体构成的超级贝氏体组织;与常规等温热处理得到的超级贝氏体组织相比较,组织中残余奥氏体量有所下降,分别为5.29%和9.41%,AR中含碳量分别为1.64%和1.02%,由此判断QP工艺的施加对超级贝氏体组织转变有一定促进作用。此时,钢的主要力学性能指标为抗拉强度(σb)=2128MPa、断后伸长率(δ)=11.04%、冲击韧性(αk)=49.28J/cm2,具有良好的强韧性配合。上述结果产生的主要原因是,QP热处理工艺的实施增加了相变过冷度,促进了α相晶核的生成,细化了显微组织。其中贝氏体铁素体板条宽度可由原来300~400nm减少至200~250 nm左右;同时,过饱和α相在QP热处理工艺中的排碳作用也是重要原因之一,该过程属于上坡扩散,驱动力来自于C在γ相和α相的化学势之差(αCγC-(28)μμΔμ);通过对上述试验数据的综合分析,优化后的QP热处理工艺参数是,试验用钢900℃完全奥氏体化,保温30min后,在TQ=242℃、QT=5min、TP=260℃、PT=6h条件下处理。
【关键词】：超级贝氏体 Q&P工艺 组织转变 强韧性
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG142.1;TG156.3
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 引言8
• 1.2 超级贝氏体简介及近年的发展概况8-10
• 1.3 Q&P热处理工艺的简介及研究概况10-14
• 1.3.1 Q&P工艺简介10-11
• 1.3.2 Q&P工艺分类及其示意图11-12
• 1.3.3 Q-P-T工艺简介12-13
• 1.3.4 国内外Q&P工艺的研究概况13-14
• 1.4 本文的选题依据、主要研究内容及意义14-16
• 第二章 试验内容及试验方法16-21
• 2.1 试验用钢的成分16
• 2.2 热处理工艺与所用设备16-18
• 2.2.1 均匀化退火16-17
• 2.2.2 Q&P热处理工艺17
• 2.2.3 等温淬火热处理工艺17-18
• 2.3 显微组织形貌观察18-19
• 2.3.1 金相观察18
• 2.3.2 扫描电镜观察18
• 2.3.3 透射电镜观察及衍射斑点的标定18-19
• 2.4 X射线衍射实验19
• 2.5 力学性能检测19-21
• 2.5.1 硬度试验19
• 2.5.2 冲击试验19-20
• 2.5.3 拉伸试验20
• 2.5.4 断口形貌观察20-21
• 第三章 Q&P工艺对超级贝氏体组织转变影响的研究21-39
• 3.1 Q&P工艺的模型21-23
• 3.2 热处理工艺的设计23-29
• 3.2.1 残余奥氏体等温转变曲线的测定23-25
• 3.2.2 等温淬火热处理工艺的设计25-27
• 3.2.3 Q&P热处理工艺的设计27-29
• 3.3 残余奥氏体量及其含碳量的分析计算29-32
• 3.3.1 残余奥氏体含量及其含碳量的计算方法29-30
• 3.3.2 残余奥氏体含量及其含碳量的理论分析30-32
• 3.4 Q&P工艺后超级贝氏体的组织形貌特征32-34
• 3.5 Q&P工艺促进超级贝氏体组织转变的热力学分析34-36
• 3.6 碳化物相析出情况及理论分析36-39
• 第四章 Q&P工艺对超级贝氏体强韧性的贡献39-46
• 4.1 Q&P工艺促进超级贝氏体强韧化机制39-41
• 4.1.1 固溶强化39-40
• 4.1.2 细晶强化40-41
• 4.1.3 位错强化41
• 4.2 Q&P工艺对超级贝氏体力学性能的影响41-46
• 4.2.1 硬度分析41-42
• 4.2.2 拉伸性能分析42-44
• 4.2.3 冲击性能分析及冲击断口形貌观察44-46
• 第五章 结论46-47
• 致谢47-48
• 参考文献48-54
• 作者简介54
• 攻读硕士学位期间研究成果54

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本文编号：994888