【摘要】：裝備制造業(yè)所需的工具鋼通常采用鑄造、大變形量鍛造及復(fù)雜熱處理來(lái)改善鋼中碳化物尺寸和分布以使性能獲得改善,但此方法難以制備高品質(zhì)高合金化的M3型高速鋼,因此只能采用工藝復(fù)雜、成本高的粉末冶金方法制備。而噴射成形工藝獨(dú)有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)使其一定程度上可替代粉末冶金方法來(lái)制備高合金化的高速鋼。本研究團(tuán)隊(duì)一直致力于噴射成形技術(shù)制備高速鋼的研究,已成功制備了噴射成形含鈮M3型高速鋼,其硬度和強(qiáng)度超過(guò)粉末冶金ASP23高速鋼,但對(duì)Nb在其中的作用機(jī)理尚不清楚,所以明確Nb在噴射成形M3型高速鋼中的影響規(guī)律及作用機(jī)制是十分必要的。本文通過(guò)對(duì)噴射成形含鈮M3型高速鋼沉積態(tài)、熱加工及淬回火過(guò)程中組織演變及碳化物析出行為的研究和認(rèn)識(shí),來(lái)闡明Nb對(duì)噴射成形M3型高速鋼組織演變及碳化物形成與轉(zhuǎn)變的影響機(jī)制。本文針對(duì)Nb在噴射成形高速鋼中作用機(jī)制的認(rèn)識(shí)和明確可為噴射成形高合金化含Nb高速鋼的性能穩(wěn)定、應(yīng)用和推廣提供理論基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果如下： Nb的引入能顯著影響沉積態(tài)M3高速鋼中碳化物的成分、形貌和分布。0.5-1wt%Nb的添加可使不規(guī)則塊狀VC(5-10μm)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邤?shù)量密度、均勻分布的球形或近球形V-Nb復(fù)合型MC相(4-61μm),同時(shí)使層片狀M2C碳化物的數(shù)量減少、厚度變薄,并使晶粒得到細(xì)化。其原因在于Nb的添加提高了MC相析出溫度,致使MC相在高溫下大量析出并阻礙γ枝晶生長(zhǎng),從而促進(jìn)了球狀MC和細(xì)化的丫枝晶及共晶M2C相的形成。 隨著Nb含量增至2wt%,晶粒尺寸在獲得進(jìn)一步細(xì)化的同時(shí)使組織中出現(xiàn)了NbC和M6C相。這是由于2wt%Nb的引入使得MC相析出溫度提高至包晶反應(yīng)溫度以上,從而促進(jìn)包晶轉(zhuǎn)變和奧氏體晶粒細(xì)化。同時(shí),霧化熔滴或顆粒中形成的M2C相在糊狀區(qū)分解并生成富W的M6C和NbC,使得NbC數(shù)量增加。 Nb的引入使得M2C共晶碳化物的片層尺寸和熱穩(wěn)定性降低,使其在高溫變形過(guò)程中更易分解為細(xì)小的MC和M6C,從而有效改善了合金的熱加工性能并使組織均勻。 MC碳化物中部分V和M6C碳化物中少部分的V和Mo被Nb替代以及由于噴射成形工藝引起M6C相中W含量的提高共同使MC與M6C相的熱穩(wěn)定性獲得進(jìn)一步提高,從而使二者更有效地釘扎晶界和抑制晶粒長(zhǎng)大。 經(jīng)600℃長(zhǎng)時(shí)間時(shí)效處理后,含2wt%Nb的鋼中M2C析出粗化和回溶速度相對(duì)于M3鋼變緩。研究表明,560-600℃回火過(guò)程中,含2wt%Nb的鋼中析出的M2C較M3鋼更為密集；600℃過(guò)時(shí)效處理96h后,M3鋼中M2C析出數(shù)量明顯減少且粗化至30-40n,而含2wt%Nb的鋼中M2C析出仍為10-20nm；600℃時(shí)效處理168h后,M3鋼與含2wt%Nb的鋼的基體均發(fā)生回復(fù),且M3鋼中M2C析出完全回溶,而含2wt%Nb的鋼中仍存在細(xì)小彌散的針狀M2C析出(20-50nm),從而使其紅硬性得到提高。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因在于,2wt%Nb的引入使得噴射成形M3鋼中一次碳化物的Mo含量減少,而基體固溶的Mo含量增加,提高了回火過(guò)程中M2C的粗化抗力,有利于形成高密度、細(xì)小彌散的M2C析出。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG142.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2408657