發(fā)布時(shí)間：2017-10-27 15:24

  本文關(guān)鍵詞：2100MPa高韌性二次硬化型超高強(qiáng)度鋼組織與性能的研究

  更多相關(guān)文章： 超高強(qiáng)度鋼 二次硬化 M2C碳化物 逆轉(zhuǎn)變奧氏體 組織與性能

【摘要】：本文基于目前二次硬化型超高強(qiáng)度鋼的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,結(jié)合A310鋼的合金成分,添加W元素,合理設(shè)計(jì)合金體系,采用雙真空冶煉工藝(VIM+VAR)試制了具有先進(jìn)水平的經(jīng)濟(jì)型的2100MPa高韌性二次硬化型超高強(qiáng)度鋼-A315鋼。利用力學(xué)性能測試、金相觀察、透射電鏡顯微觀察(TEM)、掃描電鏡顯微觀察(SEM)和X射線衍射儀(XRD)等分析手段研究了在不同熱處理工藝下A315鋼的力學(xué)性能與微觀組織結(jié)構(gòu)的關(guān)系,確定了最佳熱處理制度,建立了回火曲線;探討了A315鋼的二次硬化行為、奧氏體晶粒長大規(guī)律、回火曲線規(guī)律及強(qiáng)韌化機(jī)理。本論文取得的主要成果如下:在950~1200℃溫度范圍內(nèi),隨著加熱溫度的升高,A315鋼的奧氏體晶粒平均尺寸呈指數(shù)形式增長;隨著保溫時(shí)間的延長,A315鋼的奧氏體晶粒平均尺寸呈冪函數(shù)形式增長。當(dāng)加熱溫度超過1100℃,其晶粒明顯粗化,并且長大速率也加快;保溫時(shí)間超過120min,奧氏體晶粒長大速率明顯降低;其晶粒長大過程可以分為抑制長大階段和自由長大階段。通過對Beck、Hillert、Sellars三種奧氏體晶粒長大數(shù)學(xué)模型對比分析,得出Sellars模型對A315鋼的奧氏體晶粒尺寸的預(yù)測有很高的精度。在950~1150℃范圍進(jìn)行淬火處理時(shí),隨著淬火溫度的升高,A315鋼的抗拉強(qiáng)度(Rm)、屈服強(qiáng)度(Rp0.2)和沖擊功(AKU)先增加而后降低,在1050℃淬火時(shí)強(qiáng)度達(dá)到最高值。在低于1050℃淬火時(shí),A315鋼的強(qiáng)度和韌性較低,在基體上有未溶的M6C,未溶相主要成分為Fe、Cr、Mo、W;在1050℃淬火時(shí),未溶相基本溶解;淬火溫度高于1050℃時(shí),A315鋼的強(qiáng)度下降和奧氏體晶粒發(fā)生長大。綜合分析A315鋼的最佳固溶溫度為1050℃左右。在200~600℃范圍進(jìn)行回火處理時(shí),在200℃回火后,由于馬氏體板條發(fā)生回復(fù),另外該鋼中的質(zhì)點(diǎn)也極小,使得此時(shí)韌性很高;在300℃回火后,馬氏體基體上析出大量的ε-碳化物,此時(shí)強(qiáng)度提高而韌性降低;在440℃回火后,基體和晶界析出大量的粗大滲碳體,強(qiáng)度繼續(xù)提高而韌性降到最低;隨著回火溫度的提高,滲碳體回溶,馬氏體基體上開始析出M2C碳化物以及逆轉(zhuǎn)變奧氏體,抗拉強(qiáng)度在490℃回火時(shí)達(dá)到最高值,500℃時(shí)屈服強(qiáng)度達(dá)到最高值,510℃時(shí)沖擊功達(dá)到最高值。當(dāng)回火溫度超高560℃以后,M2C碳化物以及逆轉(zhuǎn)變奧氏體發(fā)生長大粗化。隨著回火時(shí)間的延長,由于M2C相的粗化及與基體的共格性變化使得A315鋼的Rm和Rp0.2先增大后減小。當(dāng)回火時(shí)間為5h時(shí),抗拉強(qiáng)度達(dá)到最大值2114MPa;當(dāng)回火8h時(shí),屈服強(qiáng)度達(dá)到最大值1721 MPa。隨回火時(shí)間的延長,AKU的整體變化趨勢是逐漸降低的,回火時(shí)間為8h和20h時(shí)有兩個(gè)峰值,分別為44J和38J。A315鋼的最佳熱處理制度:1050℃保溫1h后油淬,再在-73℃保溫1h后,升至室溫后,再在510℃回火8h空冷至室溫。A315鋼的高強(qiáng)度來源于高位錯(cuò)的板條馬氏體基體以及回火過程中在基體和晶界析出M2C碳化物,其產(chǎn)生二次硬化作用,使強(qiáng)度得到提高;回火過程中馬氏體板條晶界析出大量的膜狀逆轉(zhuǎn)變奧氏體,使得鋼的韌性得以保證。
【關(guān)鍵詞】：超高強(qiáng)度鋼 二次硬化 M2C碳化物 逆轉(zhuǎn)變奧氏體 組織與性能
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG142.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-26
• 1.1 選題背景10-11
• 1.2 二次硬化型超高強(qiáng)度鋼的發(fā)展及強(qiáng)韌化機(jī)理11-23
• 1.2.1 二次硬化型超高強(qiáng)度鋼的發(fā)展11-16
• 1.2.2 二次硬化型超高強(qiáng)度鋼的強(qiáng)韌化機(jī)理16-23
• 1.3 二次硬化型超高強(qiáng)度鋼的發(fā)展趨勢23-24
• 1.4 含W、Mo鋼的研究現(xiàn)狀24-25
• 1.5 本文的研究目的及主要內(nèi)容25-26
• 2 試驗(yàn)材料及方案26-30
• 2.1 試驗(yàn)材料26
• 2.2 試驗(yàn)方案26-30
• 2.2.1 熱處理工藝的確定26-27
• 2.2.2 力學(xué)性能測試27-28
• 2.2.3 顯微組織分析28-29
• 2.2.4 奧氏體晶粒長大試驗(yàn)29-30
• 3 A315鋼奧氏體晶粒長大模型及應(yīng)用30-42
• 3.1 引言30
• 3.2 A315鋼的奧氏體長大現(xiàn)象30-34
• 3.2.1 加熱溫度對A315鋼奧氏體晶粒長大的影響30-33
• 3.2.2 保溫時(shí)間對奧氏體晶粒長大的影響33-34
• 3.3 奧氏體晶粒長大動(dòng)力學(xué)模型34-41
• 3.3.1 Beck模型34-35
• 3.3.2 Hillert模型35-37
• 3.3.3 Sellars模型37-39
• 3.3.4 分析與討論39-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 4 熱處理制度對A315鋼組織與性能的影響42-72
• 4.1 引言42
• 4.2 淬火制度對A315鋼組織與性能的影響42-48
• 4.2.1 淬火溫度對A315鋼力學(xué)性能的影響43
• 4.2.2 淬火溫度對試樣鋼沖擊斷.形貌的影響43-45
• 4.2.3 淬火溫度對A315鋼微觀組織的影響45-47
• 4.2.4 淬火溫度對A315鋼組織及力學(xué)性能的影響分析47-48
• 4.3 回火制度對A315鋼組織與性能的影響48-69
• 4.3.1 回火溫度對A315鋼組織與性能的影響48-62
• 4.3.2 不同回火溫度的力學(xué)性能與組織變化分析62-63
• 4.3.3 回火時(shí)間對A315鋼組織與性能的影響63-68
• 4.3.4 不同回火時(shí)間的力學(xué)性能與組織變化分析68-69
• 4.4 本章小結(jié)69-72
• 5 全文結(jié)論72-74
• 致謝74-76
• 參考文獻(xiàn)76-82
• 附錄：碩士研究生階段的研究成果82

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1104094