本文關鍵詞：高強高韌滲碳鋼C61的熱變形行為及強韌化機理研究

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【摘要】：本文針對一種新型的高強高韌的二次硬化型滲碳齒輪鋼C61的熱變形行為和強韌化機理進行了系統(tǒng)研究。采用Gleeble-3800熱模擬試驗機研究了C61鋼的高溫熱塑性特征；采用力學性能測試、光學顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、X射線衍射儀(XRD)及物理化學相分析等方法研究分析了C61鋼的力學性能、組織演變規(guī)律及其強韌化機理,為新一代滲碳齒輪鋼C61的工程應用提供了實驗數據和技術支持。取得的主要研究成果如下：在變形溫度為850-1150℃,應變速率為0.01～10s-1的變形條件下,基于高溫流變應力曲線,獲得了C61鋼的熱變形激活能為414.543kJ/mol,建立了鋼的熱變形方程,動態(tài)再結晶臨界應變與變形溫度和應變速率的關系模型以及動態(tài)再結晶晶粒平均尺寸與Z參數的關系模型。基于動態(tài)材料模型,建立了C61鋼的熱加工圖。試驗鋼奧氏體化溫度低于950℃淬火后,基體中存在未溶的M6C和M23C6碳化物,使但奧氏體晶粒粗化傾向增大,當溫度高于1000℃時,奧氏體晶粒粗化嚴重,導致鋼的韌性快速降低。因此試驗鋼的適宜的奧氏體化淬火溫度為950～1000℃。試驗鋼較佳熱處理制度為950℃保溫1h油冷+-73℃冷處理1h后空冷+482℃回火16h后空冷,此時具有優(yōu)異的強韌性匹配,此時抗拉強度為1625MPa,屈服強度為1556MPa,夏比V型沖擊功為82J。優(yōu)異的強韌性匹配其強度主要來自細小的晶粒組織和高位錯密度板條馬氏體上回火析出大量彌散分布的M2C碳化物,而回火時馬氏體基體中析出的薄膜狀逆轉變奧氏體是其韌性的有利保障。C61鋼滲碳過程和奧氏體化可以同步進行,本試驗條件下,試驗鋼經過1000℃×4h滲碳后直接淬火+-196℃冷處理1h+482℃回火16h后,表層組織顯微硬度達到750HV,表層基體組織為片狀馬氏體；過渡層基體組織由片狀馬氏體和板條馬氏體組成；心部基體組織為板條馬氏體,顯微硬度為485HV左右；滲層厚度達到1.6mm。
【關鍵詞】：滲碳齒輪鋼 熱變形行為 力學性能 微觀組織 強韌性
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG142.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-27
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 滲碳齒輪鋼的發(fā)展12-17
• 1.2.1 國內滲碳齒輪鋼的發(fā)展12-13
• 1.2.2 國外滲碳齒輪鋼的發(fā)展13-17
• 1.3 滲碳齒輪鋼中的合金元素及強化相17-20
• 1.3.1 滲碳齒輪鋼中的合金元素17-18
• 1.3.2 滲碳齒輪鋼中的強化相18-20
• 1.4 滲碳齒輪鋼的強韌化機理20-23
• 1.4.1 強化機理20-22
• 1.4.2 韌化機理22-23
• 1.5 滲碳齒輪鋼的熱變形行為及熱加工工藝23-25
• 1.5.1 熱變形行為23-24
• 1.5.2 熱變形本構方程24
• 1.5.3 熱加工圖24-25
• 1.6 本文的研究內容和意義25-27
• 第二章 實驗材料及方法27-33
• 2.1 實驗材料27
• 2.2 實驗方法及手段27-33
• 2.2.1 Thermo-Calc的計算27-28
• 2.2.2 熱處理工藝的確定28-29
• 2.2.3 力學性能測試29-30
• 2.2.4 微組織分析30-31
• 2.2.5 奧氏體測定31
• 2.2.6 熱壓縮實驗31
• 2.2.7 滲碳實驗31-33
• 第三章 滲碳齒輪鋼的熱變形行為研究及熱加工圖33-57
• 3.1 真應力-真應變曲線33-35
• 3.2 變形溫度和應變速率對熱壓縮組織的影響35-39
• 3.2.1 變形溫度對熱壓縮組織的影響35-37
• 3.2.2 應變速率對熱壓縮組織的影響37-39
• 3.3 熱變形方程的建立39-42
• 3.4 動態(tài)再結晶的臨界條件42-46
• 3.4.1 動態(tài)再結晶臨界條件的確定42-45
• 3.4.2 臨界應變的數學模型45-46
• 3.5 動態(tài)再結晶晶粒尺寸模型46-48
• 3.6 二次硬化滲碳鋼的熱加工圖48-55
• 3.7 本章小結55-57
• 第四章 淬火制度對鋼組織與力學性能的影響57-73
• 4.1 淬火溫度對鋼組織與力學性能的影響57-66
• 4.1.1 淬火溫度對力學性能的影響57-58
• 4.1.2 淬火溫度對沖擊試樣斷口形貌的影響58-59
• 4.1.3 淬火溫度對微觀組織的影響59-61
• 4.1.4 未溶第二相形貌及相分析61-63
• 4.1.5 淬火溫度對原奧氏體晶粒的影響63-65
• 4.1.6 分析與討論65-66
• 4.2 滲碳層的組織與性能66-71
• 4.2.1 滲碳工藝66-67
• 4.2.2 滲碳層的顯微硬度曲線67-68
• 4.2.3 滲層顯微組織68-70
• 4.2.4 分析與討論70-71
• 4.3 本章小結71-73
• 第五章 回火制度對鋼組織與力學性能的影響73-93
• 5.1 回火溫度對鋼組織與力學性能的影響73-85
• 5.1.1 回火溫度對力學性能的影響73-74
• 5.1.2 回火溫度對沖擊斷口形貌的影響74-76
• 5.1.3 回火溫度對微觀組織的影響76-83
• 5.1.4 分析與討論83-85
• 5.2 回火時間對鋼組織與力學性能的影響85-92
• 5.2.1 回火時間對力學性能的影響85
• 5.2.2 回火時間對沖擊斷口形貌的影響85-87
• 5.2.3 回火時間對微觀組織的影響87-91
• 5.2.4 分析與討論91-92
• 5.3 本章小結92-93
• 第六章 結論與展望93-95
• 6.1 結論93-94
• 6.2 展望94-95
• 致謝95-97
• 參考文獻97-101
• 附錄：攻讀碩士期間發(fā)表論文101

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