高速鋼具有高硬度、高耐磨性、良好的紅硬性等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于制造各種高速切削工具、高載荷模具等。大量的合金碳化物是高速鋼的重要組織特征和良好性能的重要保障,但同時合金碳化物在承載過程中容易開裂,引起材料韌性損傷甚至斷裂失效。如何控制碳化物斷裂、提高材料韌性,是制備高性能高速鋼亟需解決的技術(shù)難題。針對上述問題,本課題從碳化物斷裂影響因素著手,對高速鋼合金碳化物控制技術(shù)進(jìn)行了研究和探索。針對碳化物斷裂首要影響因素—碳化物尺寸,研究了凝固冷卻速度和形變對碳化物尺寸的影響規(guī)律,通過冷卻速度或形變工藝優(yōu)化,細(xì)化碳化物尺寸；針對影響碳化物斷裂的另一重要因素—碳化物力學(xué)特性,探索了晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分對碳化物力學(xué)性質(zhì)的影響規(guī)律,為碳化物力學(xué)性質(zhì)調(diào)控提供科學(xué)參考。主要研究結(jié)果如下：結(jié)合江蘇天工集團(tuán)實(shí)際生產(chǎn),在線研究了冷卻速度對碳化物尺寸的影響。隨著鑄錠尺寸減小,冷卻速度增加,高速鋼鑄態(tài)組織細(xì)化,大塊片狀碳化物尺寸和數(shù)量減小,Mo元素含量減少,碳化物熱穩(wěn)定性降低,在高溫加熱時更易球化。冷速提高后,鍛材中碳化物網(wǎng)厚度較薄,軋材中碳化物尺寸較小,碳化物尺寸和分布得到明顯改善。提高鑄錠冷卻速度,可以使得高速鋼在較小的鍛壓比下獲得較均勻的組織,減輕對鍛壓比的依賴,有利于提高高速鋼的成材率。M2C碳化物在高溫?zé)崽幚頃r發(fā)生分解,形成M6C和MC碳化物,有利于碳化物尺寸細(xì)化。在熱處理前對高速鋼進(jìn)行預(yù)變形,可以促進(jìn)M2C碳化物分解,提高其分解速率。隨著形變量增加,形變對M2C分解的促進(jìn)程度愈發(fā)明顯。形變促進(jìn)M2C碳化物分解的原因在于形變產(chǎn)生的碳化物缺陷以及碳化物與基體的界面增加。M2C碳化物在形變后產(chǎn)生位錯、層錯等缺陷,在熱處理過程中可以成為碳化物新相的形核核心,從而促進(jìn)M2C分解產(chǎn)物形核、加速分解產(chǎn)物長大,使分解速率加快。晶體結(jié)構(gòu)對碳化物的力學(xué)性質(zhì)影響顯著：密排六方結(jié)構(gòu)的M7C3型碳化物斷裂韌性較高(Kc,2.68MPam1/2),但硬度較低(H,22.2GPa)；面心立方結(jié)構(gòu)的MC型碳化物硬度較高(29.7GPa),斷裂韌性較低(1.84MPam1/2);復(fù)雜立方結(jié)構(gòu)的M6C型碳化物力學(xué)性質(zhì)則介于前面兩者之間(23.7GPa,2.07MPam1/2)�；瘜W(xué)成分變化影響碳化物的力學(xué)性質(zhì)：隨Cr/Fe增加,M7C3的H、E和Kc均先快速增加,而后逐漸降低,在Cr/Fe=0.75-0.95時M7C3力學(xué)性質(zhì)最佳；隨V/W增加,MC的H線性增加,Kc先減小后增大,在V/W=3.5-4.0時MC力學(xué)性質(zhì)最佳；隨[W]/Fe增加,M6C的H先增大后減小,在[W]/Fe=2.5-3.0時達(dá)到最大值；而E和Kc均先減小后增大,在[W]/Fe=2.5-3.0達(dá)到最小值。
【學(xué)位單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TG142.1
【部分圖文】：

圖１．１我國與日本高速鋼年產(chǎn)量Ｗ逡逑近年來，隨著機(jī)械制造業(yè)的進(jìn)步，高速鋼的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，對高速鋼的性能Ｗ及逡逑

高速鋼熱處理的重要特征，一般分為預(yù)熱、加熱和冷卻工序。萍火加熱溫度越高，合金碳逡逑化物分解越多，溶入奧氏體中的合金量越多，渾火后馬氏體中合金的含量就越多，從而鋼逡逑的熱硬性越高。Ｐ４１渾火溫度對Ｍ２高速鋼硬度的影響如圖１．４所示。逡逑６６邋Ｉ邐１逡逑■邋■邋＞逡逑６５邋－逡逑■逡逑■逡逑６４邋－逡逑0逡逑１＂－邋．逡逑Ｉ逡逑Ｘ邋６２邋－逡逑■逡逑Ｓ！－逡逑■逡逑Ｉｔ邋的邋１１９０邐１２００邐１２１０邐１２２０邐１２３０邐１２４０邐１２５０邐１２８０邋口邋７０逡逑Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／＾逡逑圖１．４巧火溫度對Ｍ２高速鋼硬度的影響逡逑高速鋼渾火后一般要進(jìn)行多次高溫回火，隨著回火溫度的升高，回火后硬度發(fā)生變化，逡逑如圖１．５所示。由圖可知Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ在％０邋‘Ｃ回火，硬度最大（６５ＨＲＣ），此時從馬氏體中逡逑析出鶴、饑的碳化物，二次碳化物彌散分布，產(chǎn)生二次硬化，同時殘余奧氏體也轉(zhuǎn)換為馬逡逑巧體，使硬度進(jìn)一步提高。［巧逡逑５逡逑

．邐退火時間化逡逑圖１．３高速鋼等溫退火工藝曲線逡逑（２）渾火和回火逡逑高速鋼刀具所要求的紅硬性、硬度、強(qiáng)度及耐磨性等，只有在正確的渾火和回火后才逡逑能獲得。渾火是影響高速鋼制品使用狀態(tài)性能最敏感的工序，接近烙點(diǎn)的高溫渾火溫度是逡逑高速鋼熱處理的重要特征，一般分為預(yù)熱、加熱和冷卻工序。萍火加熱溫度越高，合金碳逡逑化物分解越多，溶入奧氏體中的合金量越多，渾火后馬氏體中合金的含量就越多，從而鋼逡逑的熱硬性越高。Ｐ４１渾火溫度對Ｍ２高速鋼硬度的影響如圖１．４所示。逡逑６６邋Ｉ邐１逡逑■邋■邋＞逡逑６５邋－逡逑■逡逑■逡逑６４邋－逡逑0逡逑１＂－邋．逡逑Ｉ逡逑Ｘ邋６２邋－逡逑■逡逑Ｓ�。义稀鲥义希桑翦宓腻澹保保梗斑姡保玻埃斑姡保玻保斑姡保玻玻斑姡保玻常斑姡保玻矗斑姡保玻担斑姡保玻福板蹇阱澹罚板义希裕澹恚穑澹颍幔簦酰颍澹掊义蠄D１．４巧火溫度對Ｍ２高速鋼硬度的影響逡逑高速鋼渾火后一般要進(jìn)行多次高溫回火，隨著回火溫度的升高，回火后硬度發(fā)生變化，逡逑如圖１．５所示。由圖可知Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ在％０邋‘Ｃ回火，硬度最大（６５ＨＲＣ），此時從馬氏體中逡逑析出鶴、饑的碳化物，二次碳化物彌散分布，產(chǎn)生二次硬化，同時殘余奧氏體也轉(zhuǎn)換為馬逡逑巧體

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2820665