發(fā)布時間：2017-05-02 15:15

  本文關(guān)鍵詞：Q-P-T鋼的氫脆機(jī)制及其改善措施，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：根據(jù)徐祖耀院士提出的新型淬火-配分-回火(Q-P-T)熱處理工藝,中碳含鈮鋼Fe-0.38C-1.44Mn-1.52Si-0.61Cr-0.048Nb(簡稱Fe-0.4C)經(jīng)Q-P-T處理后其強(qiáng)塑積高達(dá)37411MPa%(抗拉強(qiáng)度達(dá)1628MPa,延伸率達(dá)22.98%),顯示出非常優(yōu)異的綜合力學(xué)性能。然而,隨鋼鐵材料強(qiáng)度等級的提高,氫對材料機(jī)械性能的惡化作用也得以凸顯出來,甚至往往引發(fā)結(jié)構(gòu)件的無預(yù)警斷裂而造成災(zāi)難性的后果,特別是當(dāng)材料拉伸強(qiáng)度超過1000MPa后,氫脆幾乎就是不可避免的破壞性因素。為此需要研究Q-P-T鋼的氫脆現(xiàn)象及改善措施,以利于Q-P-T鋼的工業(yè)應(yīng)用。本文以Fe-0.4C合金為研究對象,研究Q-P-T處理和傳統(tǒng)淬火-回火(Q-T)處理后鋼的抗氫脆特征及改善Q-P-T鋼氫脆敏感性的措施。通過慢應(yīng)變速率拉伸(SSRT)實(shí)驗(yàn)方法,獲得經(jīng)電化學(xué)充氫后試樣力學(xué)性能的變化,并通過掃描電子顯微鏡(SEM)對斷口形貌進(jìn)行了分析觀察,同時結(jié)合光學(xué)金相顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)及X射線衍射儀(XRD)對熱處理試樣的顯微組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,主要研究內(nèi)容及結(jié)果包括:1、對同成分的Fe-0.4C鋼分別進(jìn)行Q-T和Q-P-T工藝處理,顯微組織均為高位錯密度的板條馬氏體基體、殘余奧氏體以及馬氏體基體中彌散分布的碳化物,但Q-T和Q-P-T鋼中殘余奧氏體含量明顯不同。拉伸實(shí)驗(yàn)顯示Q-T鋼和Q-P-T鋼的抗拉強(qiáng)度分別為1963MPa和1628MPa,由于Q-P-T鋼中較多的殘余奧氏體(23.69%)使得其延伸率高達(dá)22.98%,強(qiáng)塑積達(dá)到驚人的37411MPa·%,顯示出異常優(yōu)異的綜合力學(xué)性能。2、對Q-T和Q-P-T試樣分別進(jìn)行電解充氫后,SSRT結(jié)果顯示,充氫1min,Q-T鋼和Q-P-T鋼的氫致塑性損失Iδ分別為62.5%和20%;充氫2min,Iδ分別為82.5%和34.3%;而Q-P-T充氫10min后Iδ則達(dá)到84.8%;同時SEM斷口形貌觀察表明,兩種鋼隨充氫時間的延長,其斷口形貌從韌性斷裂趨向脆性斷裂過渡;相比于Q-T鋼,Q-P-T鋼顯示出較好的抗氫脆能力,這主要是因?yàn)镼-P-T鋼中含有更少的脆性馬氏體相以及更多的氫脆敏感性相對較低的殘余奧氏體相,強(qiáng)度級別也更低;其次更高的淬火溫度使組織缺陷更少,對抗氫脆性能的提高也有一定的促進(jìn)作用。3、對Fe-0.4C鋼進(jìn)行50%冷軋后再進(jìn)行Q-T和Q-P-T熱處理,SSRT實(shí)驗(yàn)表明,充氫2min,即使得軋制后的Q-T鋼和Q-P-T鋼的Iδ分別達(dá)到89.3%和89.7%,遠(yuǎn)高于同樣充氫狀態(tài)下的未冷軋?jiān)嚇?斷口SEM形貌由未充氫的延性韌窩斷裂逐漸向脆性的解理或沿晶斷裂過渡。經(jīng)分析認(rèn)為晶粒細(xì)化導(dǎo)致Q-P-T鋼高氫脆敏感性的主要原因可能在于:通過提高平均位錯密度帶來的氫致塑性損失程度要高于均勻組織內(nèi)部氫陷阱而降低的氫致塑性損失程度。當(dāng)然,還需要更多的實(shí)驗(yàn)工作以驗(yàn)證這個結(jié)果的可靠性及可能的原因。4、對充氫前后試樣層錯幾率的XRD測定發(fā)現(xiàn),充氫對未冷軋和冷軋Q-P-T試樣層錯幾率的影響非常有限,可將其對氫脆敏感性的影響排除在外。即充氫并沒有導(dǎo)致大量hcp(?)馬氏體的形成(改變試樣的加工硬化能力),未顯著脆化顯微組織。5、對Fe-0.2C(Fe-0.19C-1.46Mn-1.50Si-0.15V)鋼進(jìn)行雙相Q-P-T處理使顯微組織中引入一定量的先共析鐵素體。SSRT結(jié)果表明,同樣充氫100min的情況下,含鐵素體相的Q-P-T鋼的Iδ僅為47.1%,大大降低了Q-P-T鋼的氫脆敏感性。其原因在于鐵素體相的存在一方面適當(dāng)降低了材料的強(qiáng)度級別而降低了氫脆敏感性;另一方面鐵素體易變形的特點(diǎn)使得氫致裂紋尖端鈍化而有效減緩裂紋的擴(kuò)展,從而提高了抗氫脆性能。
【關(guān)鍵詞】：氫脆 淬火-配分-回火(Q-P-T)鋼 晶粒細(xì)化 層錯幾率
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG142.1;TG161
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-30
• 1.1 引言11-13
• 1.2 氫在鋼中的作用機(jī)理13-19
• 1.2.1 氫在金屬中的狀態(tài)和行為13-17
• 1.2.2 氫致塑性損失及其影響因素17
• 1.2.3 國內(nèi)外氫致脆性斷裂理論的發(fā)展17-19
• 1.3 先進(jìn)高強(qiáng)度鋼氫脆的研究現(xiàn)狀19-28
• 1.3.1 雙相（DP）鋼的氫脆19-22
• 1.3.2 相變誘發(fā)塑性鋼（TRIP）的氫脆22-24
• 1.3.3 孿生誘發(fā)塑性鋼（TWIP）的氫脆24-27
• 1.3.4 淬火-配分（Q-P）鋼的氫脆27-28
• 1.4 Q-P-T鋼的熱處理工藝、組織和性能28-29
• 1.4.1 Q-P-T鋼熱處理工藝簡介28
• 1.4.2 Q-P-T鋼的組織和性能28-29
• 1.5 Q-P-T鋼氫脆的研究目的和意義29-30
• 第二章 材料制備與試驗(yàn)方法30-35
• 2.1 實(shí)驗(yàn)用鋼的化學(xué)成分30
• 2.2 試樣制備及其熱處理30-31
• 2.3 預(yù)充氫處理31-32
• 2.3.1 電解充氫31-32
• 2.3.2 充氫參數(shù)的選定32
• 2.4 顯微組織的觀察和表征32-34
• 2.4.1 顯微組織觀察32-33
• 2.4.2 透射電鏡（TEM）觀察33
• 2.4.3 磁性法測量殘余奧氏體含量33
• 2.4.4 X射線衍射（XRD）分析33-34
• 2.5 力學(xué)性能測試34-35
• 第三章 高強(qiáng)塑積Q-P-T鋼和Q-T鋼的氫脆特征35-53
• 3.1 Q-P-T鋼和Q-T鋼的力學(xué)性能及其顯微組織35-37
• 3.1.1 Q-P-T和Q-T鋼的力學(xué)性能35-36
• 3.1.2 Q-P-T和Q-T鋼的顯微組織觀察36-37
• 3.2 Q-P-T和Q-T工藝對氫脆敏感性的影響37-45
• 3.2.1 充氫導(dǎo)致力學(xué)性能的變化37-39
• 3.2.2 充氫導(dǎo)致拉伸試樣斷.形貌的改變39-40
• 3.2.3 分析與討論40-45
• 3.3 晶粒細(xì)化對Q-P-T和Q-T鋼氫脆敏感性的影響45-51
• 3.3.1 50%冷軋Q-P-T鋼(0.5Q-P-T)和Q-T鋼(0.5Q-T)的顯微組織45-47
• 3.3.2 0.5Q-P-T和 0.5Q-T鋼的氫脆敏感性47-48
• 3.3.3 0.5Q-P-T和 0.5Q-T鋼的斷.形貌48-49
• 3.3.4 分析與討論49-51
• 3.4 本章小結(jié)51-53
• 第四章 鐵素體對Q-P-T鋼氫脆敏感性的影響53-60
• 4.1 實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)方法53
• 4.2 經(jīng)不同奧氏體化溫度處理后試樣的組織特征53-55
• 4.3 不同奧氏體化溫度Q-P-T鋼的氫脆敏感性55-57
• 4.3.1 不同充氫狀態(tài)下力學(xué)性能的改變55-56
• 4.3.2 斷.形貌的改變56-57
• 4.4 分析與討論57-59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 第五章 結(jié)論60-62
• 參考文獻(xiàn)62-67
• 致謝67-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表或錄用的論文68

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王曉東;王利;戎詠華;;TRIP鋼研究的現(xiàn)狀與發(fā)展[J];熱處理;2008年06期

  本文關(guān)鍵詞：Q-P-T鋼的氫脆機(jī)制及其改善措施，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：341208