本文關(guān)鍵詞：2100MPa高韌性二次硬化型超高強度鋼組織與性能的研究

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【摘要】：本文基于目前二次硬化型超高強度鋼的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,結(jié)合A310鋼的合金成分,添加W元素,合理設(shè)計合金體系,采用雙真空冶煉工藝(VIM+VAR)試制了具有先進水平的經(jīng)濟型的2100MPa高韌性二次硬化型超高強度鋼-A315鋼。利用力學(xué)性能測試、金相觀察、透射電鏡顯微觀察(TEM)、掃描電鏡顯微觀察(SEM)和X射線衍射儀(XRD)等分析手段研究了在不同熱處理工藝下A315鋼的力學(xué)性能與微觀組織結(jié)構(gòu)的關(guān)系,確定了最佳熱處理制度,建立了回火曲線;探討了A315鋼的二次硬化行為、奧氏體晶粒長大規(guī)律、回火曲線規(guī)律及強韌化機理。本論文取得的主要成果如下:在950~1200℃溫度范圍內(nèi),隨著加熱溫度的升高,A315鋼的奧氏體晶粒平均尺寸呈指數(shù)形式增長;隨著保溫時間的延長,A315鋼的奧氏體晶粒平均尺寸呈冪函數(shù)形式增長。當加熱溫度超過1100℃,其晶粒明顯粗化,并且長大速率也加快;保溫時間超過120min,奧氏體晶粒長大速率明顯降低;其晶粒長大過程可以分為抑制長大階段和自由長大階段。通過對Beck、Hillert、Sellars三種奧氏體晶粒長大數(shù)學(xué)模型對比分析,得出Sellars模型對A315鋼的奧氏體晶粒尺寸的預(yù)測有很高的精度。在950~1150℃范圍進行淬火處理時,隨著淬火溫度的升高,A315鋼的抗拉強度(Rm)、屈服強度(Rp0.2)和沖擊功(AKU)先增加而后降低,在1050℃淬火時強度達到最高值。在低于1050℃淬火時,A315鋼的強度和韌性較低,在基體上有未溶的M6C,未溶相主要成分為Fe、Cr、Mo、W;在1050℃淬火時,未溶相基本溶解;淬火溫度高于1050℃時,A315鋼的強度下降和奧氏體晶粒發(fā)生長大。綜合分析A315鋼的最佳固溶溫度為1050℃左右。在200~600℃范圍進行回火處理時,在200℃回火后,由于馬氏體板條發(fā)生回復(fù),另外該鋼中的質(zhì)點也極小,使得此時韌性很高;在300℃回火后,馬氏體基體上析出大量的ε-碳化物,此時強度提高而韌性降低;在440℃回火后,基體和晶界析出大量的粗大滲碳體,強度繼續(xù)提高而韌性降到最低;隨著回火溫度的提高,滲碳體回溶,馬氏體基體上開始析出M2C碳化物以及逆轉(zhuǎn)變奧氏體,抗拉強度在490℃回火時達到最高值,500℃時屈服強度達到最高值,510℃時沖擊功達到最高值。當回火溫度超高560℃以后,M2C碳化物以及逆轉(zhuǎn)變奧氏體發(fā)生長大粗化。隨著回火時間的延長,由于M2C相的粗化及與基體的共格性變化使得A315鋼的Rm和Rp0.2先增大后減小。當回火時間為5h時,抗拉強度達到最大值2114MPa;當回火8h時,屈服強度達到最大值1721 MPa。隨回火時間的延長,AKU的整體變化趨勢是逐漸降低的,回火時間為8h和20h時有兩個峰值,分別為44J和38J。A315鋼的最佳熱處理制度:1050℃保溫1h后油淬,再在-73℃保溫1h后,升至室溫后,再在510℃回火8h空冷至室溫。A315鋼的高強度來源于高位錯的板條馬氏體基體以及回火過程中在基體和晶界析出M2C碳化物,其產(chǎn)生二次硬化作用,使強度得到提高;回火過程中馬氏體板條晶界析出大量的膜狀逆轉(zhuǎn)變奧氏體,使得鋼的韌性得以保證。
【關(guān)鍵詞】：超高強度鋼 二次硬化 M2C碳化物 逆轉(zhuǎn)變奧氏體 組織與性能
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG142.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-26
• 1.1 選題背景10-11
• 1.2 二次硬化型超高強度鋼的發(fā)展及強韌化機理11-23
• 1.2.1 二次硬化型超高強度鋼的發(fā)展11-16
• 1.2.2 二次硬化型超高強度鋼的強韌化機理16-23
• 1.3 二次硬化型超高強度鋼的發(fā)展趨勢23-24
• 1.4 含W、Mo鋼的研究現(xiàn)狀24-25
• 1.5 本文的研究目的及主要內(nèi)容25-26
• 2 試驗材料及方案26-30
• 2.1 試驗材料26
• 2.2 試驗方案26-30
• 2.2.1 熱處理工藝的確定26-27
• 2.2.2 力學(xué)性能測試27-28
• 2.2.3 顯微組織分析28-29
• 2.2.4 奧氏體晶粒長大試驗29-30
• 3 A315鋼奧氏體晶粒長大模型及應(yīng)用30-42
• 3.1 引言30
• 3.2 A315鋼的奧氏體長大現(xiàn)象30-34
• 3.2.1 加熱溫度對A315鋼奧氏體晶粒長大的影響30-33
• 3.2.2 保溫時間對奧氏體晶粒長大的影響33-34
• 3.3 奧氏體晶粒長大動力學(xué)模型34-41
• 3.3.1 Beck模型34-35
• 3.3.2 Hillert模型35-37
• 3.3.3 Sellars模型37-39
• 3.3.4 分析與討論39-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 4 熱處理制度對A315鋼組織與性能的影響42-72
• 4.1 引言42
• 4.2 淬火制度對A315鋼組織與性能的影響42-48
• 4.2.1 淬火溫度對A315鋼力學(xué)性能的影響43
• 4.2.2 淬火溫度對試樣鋼沖擊斷.形貌的影響43-45
• 4.2.3 淬火溫度對A315鋼微觀組織的影響45-47
• 4.2.4 淬火溫度對A315鋼組織及力學(xué)性能的影響分析47-48
• 4.3 回火制度對A315鋼組織與性能的影響48-69
• 4.3.1 回火溫度對A315鋼組織與性能的影響48-62
• 4.3.2 不同回火溫度的力學(xué)性能與組織變化分析62-63
• 4.3.3 回火時間對A315鋼組織與性能的影響63-68
• 4.3.4 不同回火時間的力學(xué)性能與組織變化分析68-69
• 4.4 本章小結(jié)69-72
• 5 全文結(jié)論72-74
• 致謝74-76
• 參考文獻76-82
• 附錄：碩士研究生階段的研究成果82

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

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本文編號：1104094