【摘要】：本文通過金相組織觀察、力學(xué)性能測(cè)試來研究Al含量對(duì)E級(jí)鋼組織和力學(xué)性能的影響,通過掃描電鏡、透射電鏡等設(shè)備對(duì)形貌和第二相分析,研究高Al含量E級(jí)鋼中Al元素對(duì)斷口形態(tài)和基體組織形貌的影響以及引起斷裂的機(jī)理。Al含量低于0.04%時(shí),由于Al的脫氧效果和少量Al元素對(duì)鋼的晶粒細(xì)化作用,E級(jí)鋼強(qiáng)度增加,低溫沖擊性能提高;當(dāng)Al含量高于0.04%時(shí),Al含量的變化對(duì)E級(jí)鋼強(qiáng)度影響不大。伸長(zhǎng)率、斷面收縮率均表現(xiàn)為隨著Al含量的增加整體呈先升高后下降的趨勢(shì)。當(dāng)Al元素含量超過0.09%時(shí),宏觀斷口開始出現(xiàn)平滑面,沖擊功隨Al含量的增加快速下降,不滿足E級(jí)鋼性能要求,過高的Al含量使組織不均勻性增加。斷裂韌度值隨Al含量的增加逐漸減小,高Al含量的作用使E級(jí)鋼對(duì)裂紋更加敏感,抵抗裂紋擴(kuò)展能力逐漸減弱。隨著Al含量的增加,微觀斷口呈現(xiàn)韌性斷裂特征向脆性斷裂特征轉(zhuǎn)變,Al含量較低時(shí)斷口可見大量韌窩,當(dāng)Al含量達(dá)到0.09%時(shí)斷口韌窩明顯減少,當(dāng)Al含量達(dá)到0.13%時(shí)開始出現(xiàn)塑性和脆性的混合斷口,隨著Al含量的繼續(xù)增加,斷口呈現(xiàn)典型解理斷裂特征。實(shí)際生產(chǎn)檢測(cè)中可通過沖斷方式獲得宏觀斷口,通過宏觀斷口形態(tài)與相應(yīng)Al含量的對(duì)應(yīng)關(guān)系,快速判斷Al含量是否超標(biāo)。Al含量過高是形成冰糖狀脆性斷口的主要原因,過量的Al元素一部分與N形成Al N,在晶界析出;還有一部分Al元素與Fe形成脆性金屬間化合物,起釘扎作用,存在于高Al含量E級(jí)鋼的長(zhǎng)直界面上,割裂基體。這些因素使伸長(zhǎng)率、斷面收縮率、沖擊功下降。最終導(dǎo)致E級(jí)鋼的斷裂類型發(fā)生改變。綜合E級(jí)鋼材料性能標(biāo)準(zhǔn)要求和實(shí)際斷口特征分析,建議E級(jí)鋼生產(chǎn)過程中Al含量的控制范圍為0.03%-0.08%。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG142.1
【圖文】：

圖 2-2 試驗(yàn)所造梅花試樣砂型Fig. 2-2 Plum flower sample配料、熔煉及澆注過程．合金配料 每個(gè)梅花試樣重量為 22 kg。根據(jù)表 2-2 中的化學(xué)成料的配比，通過添加工業(yè)純 Al 來調(diào)整不同鑄件中的 Al 含量。由熔煉過程中易燒損，根據(jù)試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)所得，Si 元素的燒損率約為素的燒損率約為 10 %，其它元素均按無燒損進(jìn)行計(jì)算。利用 M所用各原料的質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算，之后進(jìn)行配料。. 熔煉及澆鑄 本試驗(yàn)的熔煉采用 160 kW 中頻感應(yīng)爐(型號(hào)為 GW煉，加料順序?yàn)?45#鋼→純鐵→鉬鐵→高碳鉻鐵→鎳→銅→氮化鐵→鋁，澆包在使用前需要在 560 ℃的電阻爐內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱，鋼水 1600 ℃，由于鋼液熔點(diǎn)高，出爐后溫度降低快，出爐后需快速的梅花砂型中，為防止冒口散熱過快，用石棉蓋在模型上方進(jìn)行冷卻至室溫后，取出鑄件，并對(duì)鑄件進(jìn)行噴丸清理。澆注的梅花 所示。試驗(yàn)所用試樣采用鋸床切割，切割后的試樣進(jìn)行熱處理，

圖 2-3 澆鑄的梅花試樣Tab.2-3 Plum flower sample圖 2-4 梅花試樣取下鋼棒Fig.2-4 Samples cutting from Plum flower

-12-圖 2-4 梅花試樣取下鋼棒Fig.2-4 Samples cutting from Plum flower處理過程驗(yàn)的熱處理方案是對(duì)車鉤用 E 級(jí)鋼進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。RJM-1.8- 920 ℃爐保溫 2 小時(shí)后水淬，冷卻 1 小時(shí)后放入電阻爐火處理，保溫時(shí)間為 3 小時(shí)，保溫結(jié)束后從爐中取出，在熱處理工藝曲線，如圖 2-5 所示。

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