作為高速鋼的代表鋼種,M42高速鋼具有著優(yōu)異的力學(xué)性能并廣泛的應(yīng)用于制造各種難加工工件、切削工具和高載荷模具。淬火后的M42高速鋼馬氏體含量可達(dá)到基體總量的20wt%以上,鉬、鉻、釩等合金元素也可與鋼中的碳形成大量的碳化物,這些因素都促使M42高速鋼的硬度顯著提高,特別是在高溫下也可保持很高的硬度。然而,鋼中碳化物尺寸大、分布不均勻等問題會(huì)嚴(yán)重降低鋼的塑性,制約了它的發(fā)展與應(yīng)用。本文對(duì)M42高速鋼在電渣重熔和后續(xù)熱處理過程進(jìn)行研究,分析高速鋼鑄態(tài)組織碳化物析出機(jī)理及碳化物在加熱過程中的分解與轉(zhuǎn)變,同時(shí)研究了熱處理?xiàng)l件的變化對(duì)高速鋼微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響,并探討了氮含量對(duì)M42高速鋼中碳化物及微觀結(jié)構(gòu)的影響。對(duì)高速鋼質(zhì)量提升和力學(xué)性能改善研究具有重要的科學(xué)意義。本課題以傳統(tǒng)的電渣重熔法冶煉超硬高速鋼獲得最初鑄錠為起點(diǎn)開始研究,通過thermo-calc軟件計(jì)算高速鋼凝固冷卻過程中各相在平衡態(tài)和非平衡態(tài)條件下的析出溫度,利用掃描電鏡分析重熔錠微觀結(jié)構(gòu),得出鑄態(tài)的M42高速鋼碳化物主要呈層片狀和纖維狀沿晶界析出且連成網(wǎng)狀。由于電渣錠芯部冷卻速率較慢,偏析情況比邊部嚴(yán)重,表現(xiàn)為枝晶間距和碳化... 

【文章來源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：132 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖２－１中國２０００－２００９年高速鋼產(chǎn)置變化丨５！??

鋼中主要碳化物的特征如下：??（１）?Ｍ６Ｃ型碳化物??Ｍ６Ｃ碳化物的典型形貌為“魚骨”狀［５５？］，較粗大，如圖２－９所示。它??是Ｗ系和Ｗ－Ｍｏ系高速鋼中典型的碳化物。Ｍ６Ｃ具有復(fù)雜面心立方晶格結(jié)??構(gòu)，單位晶胞中有９６個(gè)金屬原子和１６個(gè)碳子，金屬原子分為Ｆｅ和Ｗ（Ｍｏ）??兩類，二者各占一半，如圖２－１０所示ｆ％。在含Ｗ系高速鋼中，Ｍ６Ｃ主要的??化學(xué)式為Ｆｅ３Ｗ３Ｃ至Ｆｅ４Ｗ２Ｃ，或在二者直接波動(dòng)，即會(huì)出現(xiàn)Ｆｅ占據(jù)部分Ｗ??的位置的情況。相同的是，在Ｍｏ系高速鋼中，Ｍ６Ｃ主要的化學(xué)式為Ｆｅ３Ｍｏ３Ｃ??至Ｆｅ４Ｍｏ２Ｃ。在Ｗ－Ｍｏ系高速鋼中，Ｗ、Ｍｏ原子根據(jù)其在鋼中的含量，Ｍ６Ｃ??化學(xué)式中而保持一定的比例。Ｍ６Ｃ?—般溶解有Ｃｒ和Ｖ，在晶格中這些金屬??原子通常占據(jù)Ｆｅ和Ｗ、Ｍｏ的位置。各元素在Ｍ６Ｃ中的含量與它們?cè)阡撝??的總含量有關(guān)。其復(fù)雜立方晶格結(jié)構(gòu)決定了?Ｍ６Ｃ碳化物以樹枝狀的形式進(jìn)行??生長，而這種結(jié)構(gòu)在外力作用下不容易發(fā)生彎曲和拉伸，鍛造時(shí)不易破碎，??－１３?－??

（２）?ＭＣ型碳化物??ＭＣ型碳化物通常呈不規(guī)則塊狀，其三維形貌如圖２－１１所示，在高速鋼??的凝固過程中其形成溫度范圍很寬，大部分是在較高溫度直接在液相中形成??的，尺寸較大，只有少部分是通過共晶反應(yīng)形成的［５９，６（）］。ＭＣ型碳化物具有??ＮａＣｌ型面心立方結(jié)構(gòu)，在ＭＣ和Ｍ４Ｃ３之間變化，其結(jié)構(gòu)如圖２－１２所示［６１］。??Ｖ是這類碳化物中的主要元素，另外還有一定量的Ｗｏ、Ｍｏ和Ｃｒ，其中Ｆｅ??的含量較少，合金元素在ＭＣ碳化物中的含量和鋼中各元素的含量有關(guān)，化??學(xué)式可以寫為ＭＣｘ（ｘ矣１）：若全部八面體間隙均被碳原子占據(jù)，即當(dāng)ｘ＝ｌ時(shí)，??其成分為ＭＣ；當(dāng)ｘ＜ｌ時(shí)，有些八面體間隙未被碳原子占據(jù)，便形成無碳的??空位，化學(xué)成分發(fā)生變化。ＭＣ碳化物具有高的硬度，可有效地增加鋼的硬??度和耐磨性。但由于初生碳化物ＭＣ的尺寸較大，經(jīng)過鍛軋后也只能是在一??定程度上得到碎化，在鋼中仍會(huì)有大塊狀ＭＣ碳化物，它將降低高速鋼的韌??性和磨削性能。??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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