本文關(guān)鍵詞：高氮馬氏體不銹軸承鋼的碳氮化物演變與強(qiáng)韌性能的研究

  更多相關(guān)文章： 高氮馬氏體不銹軸承鋼 組織特征 碳氮化物演變 強(qiáng)韌性能 硬度

【摘要】：目前有關(guān)高氮馬氏體不銹軸承鋼中碳氮化物的定量表征及演變規(guī)律與其強(qiáng)韌性等方面的研究尚少,為此本文采用40Cr15Mo2VN高氮馬氏體不銹軸承鋼作為試驗(yàn)鋼,提出并完善鋼中碳氮化物及夾雜物的表征方法,分別通過對(duì)凝固工藝、熱加工工藝、熱處理工藝下的試驗(yàn)鋼進(jìn)行強(qiáng)韌性能研究,旨在揭示碳氮化物的演變與強(qiáng)韌性能的關(guān)系,期望為高氮馬氏體不銹軸承鋼的工業(yè)制備中和碳氮化物的控制提供必要的理論支撐。試驗(yàn)鋼經(jīng)最優(yōu)化熱處理后,其組織為回火馬氏體與大量細(xì)小的碳氮化物,同時(shí)還有少量殘余奧氏體存在。馬氏體板條寬度以小尺寸300nm居多；殘余奧氏體以薄膜狀和塊狀形式存在,體積分?jǐn)?shù)不足4%,可提供一定的韌性；鋼中的析出相主要為M23C6和Cr2(CN)兩種類型,其中M23C6均為200nm以上,氮化物形態(tài)均為球形彌散分布,尺寸大都集中在50nm左右,最大不超過100nm。經(jīng)非真空感應(yīng)熔煉+電渣重熔雙聯(lián)工藝冶煉及鍛造成Φ200mm大尺寸鋼錠,晶粒平均尺寸為11.341μm,抗拉強(qiáng)度(Rm)達(dá)到2016MPa,屈服強(qiáng)度(Rp0.2)為1733MPa,但沖擊吸收功僅有2J；再經(jīng)均勻化鍛造成Φ160mm后晶粒長大至19.46gm,強(qiáng)度有所降低,抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別1918MPa,1694MPa,沖擊韌性提升不大；非真空感應(yīng)+電渣重熔雙聯(lián)工藝冶煉經(jīng)電渣重熔定向凝固+三次鐓拔變形工藝處理,晶粒平均尺寸為11.53μm,抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別可達(dá)到2056MPa,1734MPa,沖擊吸收功6J,沖擊韌性明顯提升。研究三種制備工藝下碳氮化物的分布特征,發(fā)現(xiàn)經(jīng)均勻化熱鍛變形工藝,晶界處粗大的碳氮化物得以細(xì)化,但未改變鏈狀及團(tuán)聚態(tài)碳氮化物的形態(tài)分布,經(jīng)電渣重熔定向凝固+三次鐓拔變形工藝處理,鋼中的純凈度和碳氮化物分布得到改善,其夾雜物最少、尺寸細(xì)化(2.31μm),且無鏈狀?yuàn)A雜,鏈狀和團(tuán)聚態(tài)的碳氮化物極大減少,碳氮化物分布彌散且尺寸大小均勻。沖擊韌性的提升這主要是由電渣重熔連續(xù)定向凝固提高了鋼的純凈度和均勻化鍛造使得碳氮化物分布更加彌散引起的。研究熱處理各階段的碳氮化物演變及強(qiáng)韌性變化的關(guān)系,淬火態(tài)至最終態(tài),試驗(yàn)沖擊功從9J下降至4J,抗拉強(qiáng)度提高20.5%,屈服強(qiáng)度提高39.6%；試驗(yàn)鋼淬火至一次深冷時(shí)的強(qiáng)韌性變化主要是由于殘奧量的大量減少(18.09%下降至6.5%),馬氏體相變強(qiáng)化起主要作用。一次深冷至最終態(tài),主要是由大量細(xì)小彌散的(0.4μm)碳氮化物析出影響鋼的強(qiáng)韌變化,鏈狀及團(tuán)聚態(tài)碳氮化物無顯著變化。由定量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)求出第二相強(qiáng)化增量公式分別為：TSPO=1.36×103·f1/2·D-1/2; YSPO=2.31×105f1/2·D-1·lnD。研究不同回火溫度下鋼中碳氮化物演變及硬度的影響,經(jīng)過統(tǒng)計(jì)表征分析可得,碳氮化物單位面積數(shù)量控制到41-46/287μm2個(gè),所占單位面積百分比達(dá)到3.5%以上,且平均尺寸達(dá)到0.47μm以上且小于0.52μm,鋼的硬度可以達(dá)到較高值58HRC甚至更高。
【關(guān)鍵詞】：高氮馬氏體不銹軸承鋼 組織特征 碳氮化物演變 強(qiáng)韌性能 硬度
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG142.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-33
• 1.1 引言11-13
• 1.2 不銹耐蝕軸承鋼的發(fā)展及研究現(xiàn)狀13-19
• 1.2.1 不銹耐蝕軸承鋼簡介13-16
• 1.2.2 國內(nèi)不銹軸承鋼的發(fā)展及研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.3 國外不銹軸承鋼的發(fā)展及研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3 高氮馬氏體不銹軸承鋼的研究進(jìn)展及冶煉工藝19-24
• 1.3.1 高氮馬氏體不銹軸承鋼的研究進(jìn)展19-21
• 1.3.2 高氮馬氏體不銹軸承鋼的冶煉工藝21-23
• 1.3.3 電渣重熔連續(xù)定向凝固冶煉工藝23-24
• 1.4 鋼中非金屬夾雜物及碳化物的研究24-27
• 1.4.1 鋼中非金屬夾雜物及其影響24-26
• 1.4.2 鋼中碳化物及其影響26-27
• 1.5 高氮馬氏體不銹軸承鋼的強(qiáng)韌性機(jī)理27-31
• 1.5.1 高氮馬氏體不銹軸承鋼的強(qiáng)化機(jī)理27-30
• 1.5.2 高氮馬氏體不銹軸承鋼的韌化機(jī)理30-31
• 1.6 本文選題背景及研究意義31-33
• 第二章 試驗(yàn)材料及研究方法33-39
• 2.1 試驗(yàn)材料33
• 2.2 試驗(yàn)方法及試驗(yàn)操作儀器33-37
• 2.2.1 試樣制備及熱處理33-34
• 2.2.2 力學(xué)性能測試及試驗(yàn)儀器34-36
• 2.2.3 微觀組織觀察及試驗(yàn)儀器36-37
• 2.3 試驗(yàn)方案及技術(shù)路線37-38
• 2.4 本章小結(jié)38-39
• 第三章 高氮軸承鋼的組織特征與碳氮化物的表征及方法39-49
• 3.1 試驗(yàn)內(nèi)容及方法39-40
• 3.2 試驗(yàn)鋼中的組織特征40-43
• 3.3 試驗(yàn)鋼中碳氮化物的表征及方法43-46
• 3.4 試驗(yàn)鋼中夾雜物的表征及方法46-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第四章 不同制備工藝下的碳氮化物演變及強(qiáng)韌性能研究49-63
• 4.1 試驗(yàn)內(nèi)容及方法50
• 4.2 不同制備工藝下試驗(yàn)鋼的強(qiáng)韌性能及組織特征50-52
• 4.3 不同制備工藝下試驗(yàn)鋼的晶粒度及夾雜物表征52-56
• 4.4 不同制備工藝下碳氮化物對(duì)鋼的強(qiáng)韌性研究56-62
• 4.4.1 雙聯(lián)工藝下試驗(yàn)鋼的碳氮化物描述及表征56-58
• 4.4.2 熱變形工藝下試驗(yàn)鋼的碳氮化物描述及表征58-59
• 4.4.3 電渣重熔連續(xù)定向凝固+三次鐓拔變形的碳氮化物描述及表征59
• 4.4.4 三種制備工藝下碳氮化物對(duì)鋼的強(qiáng)韌性研究59-62
• 4.5 本章小結(jié)62-63
• 第五章 熱處理工藝下的碳氮化物演變與強(qiáng)韌性能研究63-83
• 5.1 試驗(yàn)內(nèi)容及方法63-64
• 5.2 熱處理各階段試驗(yàn)鋼的強(qiáng)韌性能64-66
• 5.3 碳氮化物的分布對(duì)試驗(yàn)鋼的強(qiáng)韌性能作用規(guī)律的研究66-80
• 5.3.1 熱處理各階段試驗(yàn)鋼的碳氮化物表征66-72
• 5.3.2 熱處理各階段碳氮化物的分布對(duì)強(qiáng)韌性能作用規(guī)律的研究72-74
• 5.3.3 不同回火溫度下試驗(yàn)鋼的碳氮化物演變及硬度的影響74-80
• 5.4 本章小結(jié)80-83
• 第六章 結(jié)論83-85
• 致謝85-87
• 參考文獻(xiàn)87-93
• 附錄：攻讀碩士期間發(fā)表論文93

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

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本文編號(hào)：1116904