發(fā)布時間：2020-10-21 14:28

　　 M2高速鋼是高碳高合金高耐磨鋼,常用于制備熱軋輥和各種硬質(zhì)工具。該材料一般需通過熱處理來調(diào)控馬氏體相和硬質(zhì)合金碳化物的形態(tài)分布,從而得到良好的硬度和韌性的配合。本文結(jié)合市場可供貨M2高速鋼的主要生產(chǎn)技術(shù),對比研究了熱軋、噴射沉積和激光重熔三種方法制備的M2高速鋼的熱處理工藝、相應(yīng)的組織和硬度;對比分析其組織、相結(jié)構(gòu)形成的機(jī)理及區(qū)別特征,為企業(yè)對市場上M2高速鋼供貨態(tài)的選擇和熱加工處理方式的選用提供實驗依據(jù)。常規(guī)熔煉方法制備的M2高速鋼凝固組織中存在粗大的網(wǎng)狀M_2C和M_6C共晶碳化物。高溫?zé)彳埬艽偈箤悠瑺畹腗_2C溶解、破碎,并轉(zhuǎn)變成細(xì)小彌散的MC和M_6C,熱軋板隨后進(jìn)行球化退火可獲得以M_6C和MC為主的球狀碳化物顆粒。熱軋退火M2高速鋼最優(yōu)淬火回火熱處理工藝為1150℃淬火后530℃三次回火,每次回火時間為一小時,其組織為回火馬氏體、M_6C和MC,回火硬度約為825 HV_(0.5),回火后碳化物尺寸在2.92-3.40μm之間,尺寸分布不均勻。噴射沉積M2高速鋼凝固組織為細(xì)小的馬氏體基體和網(wǎng)狀碳化物。但是,由于沉積坯成形是液相層狀堆積過程,惰性噴射氣流不能及時逃逸易導(dǎo)致沉積坯中層與層的搭接處形成一定的孔隙和疏松。高溫?zé)徨懲嘶鹛幚砜赏耆鲜鋈毕�。熱鍛退火后噴射沉積試樣最佳淬火回火工藝為1170℃淬火和530℃三次回火,每次回火時間為一小時,最大回火硬度約為841 HV_(0.5),組織為馬氏體基體、M_6C和MC,碳化物尺寸在1.21-1.73μm之間。與熱軋M2高速鋼相比,噴射沉積M2高速鋼具有更高的硬度和更彌散、細(xì)小的碳化物形態(tài)與尺寸。噴射沉積M2高速鋼表面進(jìn)行激光重熔后可獲得更細(xì)小的組織和碳化物尺寸,重熔層免淬火直接在560℃三次回火后獲得的最大硬度約為850 HV_(0.5),略高于噴射沉積和熱軋M2高速鋼的最高硬度。但是,由于重熔層未經(jīng)淬火處理,回火組織的主要碳化物類型為M_2C,不同于熱軋和噴射沉積M2高速鋼回火碳化物主要類型M_6C和MC。試驗表明:采用四種激光工藝參數(shù)制備的重熔層回火后相結(jié)構(gòu)和組織基本相同,回火硬度相差不大,說明M2高速鋼表面激光重熔具有較寬的激光工藝選擇范圍。
【學(xué)位單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TG161;TG142.1
【部分圖文】：

第一章 緒.3.2 高速鋼中共晶碳化物的分類高速鋼中共晶碳化物的類型主要分為三大類：M6C、M2C 和 MC 型共晶碳化物[1M6C 型碳化物：復(fù)雜 fcc 晶體結(jié)構(gòu)，宏觀形貌為魚骨狀，如圖 1.1(a)所示。M高溫穩(wěn)定性較強(qiáng)，加熱不發(fā)生分解。在鎢系高速鋼中，該碳化物直接從液相中析出鎢鉬系高速鋼中，主要通過 M2C 共晶碳化物高溫分解得到。M2C 型碳化物：密排六方晶體結(jié)構(gòu)，宏觀形貌為層片狀，具體可分為非規(guī)則雜規(guī)則兩類，如圖 1.1(b)和 1.1(c)所示。M2C 碳化物在熱力學(xué)上是亞穩(wěn)態(tài)，在高件下易分解成細(xì)小彌散的 MC 和 M6C。MC 型碳化物：面心立方晶體結(jié)構(gòu)。按照形貌主要可分為以下三種類型：游離結(jié)構(gòu)、非規(guī)則型和復(fù)雜規(guī)則型，分別對應(yīng)圖 1.1(d)、1.1(e)和 1.1(f)。MC 的主要是先共晶反應(yīng)從液相中直接析出或通過 M2C 共晶碳化物的分解得到。

第一章的吉布斯自由能變化都增大，但是 GM2C大于 GM6C，所以 M2C 碳化物的大，凝固形成的 M2C 共晶碳化物數(shù)量較多。Fishchmeister 等[18]人研究固速率，不僅增加了 M2C 的析出，而且碳化物片層也相應(yīng)的變薄，碳。來有關(guān)學(xué)者對于冷卻速度與共晶碳化物形貌展開試驗研究。研究者通過，鑄造成形方式來改變凝固冷卻速度，從而改善共晶碳化物的分布。研模和鑄鐵模對高速鋼進(jìn)行鑄造，探究冷卻速度對析出的共晶碳化物形貌實驗結(jié)果顯示：采用砂模進(jìn)行鑄造冷卻速度慢，M2C 為粗大的片狀，M通過鑄鐵模進(jìn)行鑄造具有較快的冷卻速度，獲得 M2C 為細(xì)纖維狀，M

的熱軋溫度下易得到濃度不均勻的奧氏體，從而通過濃度起伏獲得更多的碳化物，并且研究發(fā)現(xiàn)，碳化物的溶解和析出是一個競爭過程，950℃以下的熱軋組織中，碳化物以長大為主，熱軋溫度超過 950℃，碳化物發(fā)生回溶。當(dāng)熱軋溫度超過 1100℃時，碳化物會沿晶界析出。同時，又在 1050℃條件下分別采用 50%和 70%的壓下量對高速鋼進(jìn)行熱軋，如圖 1.3 所示，研究結(jié)果顯示：溫度、應(yīng)變率相同的條件下，增大壓下量有助于獲得尺寸更為細(xì)小、分布更加彌散的碳化物。原因是由于塑性變形的畸變能是動態(tài)再結(jié)晶的主要驅(qū)動力。當(dāng)變形量較小時，晶粒所需的再結(jié)晶驅(qū)動力不足。隨著變形量的增加，儲存的能量也隨之增多，再加上應(yīng)變形成大量的空位使位錯的攀移快速發(fā)生，位錯間發(fā)生充分的抵消和重組，位錯密度越來越小，諸多因素結(jié)合使再結(jié)晶充分進(jìn)行。最終結(jié)果顯示在 1050℃進(jìn)行 70%壓下量的熱軋能獲得良好的組織和碳化物的分布。白彥彬等人[34]研究了熱軋工藝對 W9 高速鋼鋸條的使用壽命的影響。研究表明，正常的熱軋工藝與加熱溫度過高和加熱時間過長的非正常的熱軋工藝相比，鋸條的使用壽命提高了 4.2 倍。原因在于，熱軋加熱溫度過高，保溫時間過長會使得高速鋼的組織發(fā)生過熱或者過燒，生產(chǎn)出來的鋸條鋸切性能不佳，容易發(fā)生崩刃和脆斷。
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本文編號：2850240