本文關鍵詞：淬火-分配工藝對超級貝氏體組織相變影響的研究

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【摘要】：基于固態(tài)相變熱力學條件中過冷度與形核速率之間關系,結合鋼中馬氏體相變隨溫度下降而連續(xù)轉變的特點,將改善鋼中馬氏體(M)組織強韌性的“淬火+分配(QP—Quenching and Partitioning)”熱處理工藝,引入到超級貝氏體(Super-bainite)組織制備工藝過程中。通過對超級貝氏體組織中殘余奧氏體(AR)量及其含碳量的變化等,研究了在該工藝條件下超級貝氏體組織的形成、形態(tài)和力學性能,在對該過程熱力學和動力學特點分析基礎上,討論了QP工藝對超級貝氏體組織轉變的促進作用;同時檢測了不同QP工藝下所得超級貝氏體組織的力學性能,優(yōu)化了工藝參數(shù)。設計的QP熱處理工藝為:將60Mn2Si Cr試驗用鋼試樣在箱式電爐中900℃保溫30min完全奧氏體化后,放入242℃鹽浴爐中分別進行“淬火”處理3min與5min后,再經260℃鹽浴爐中分別“等溫分配”處理6h、8h和12h后取出空冷直至室溫。對比試樣的制備工藝為箱式電爐中加熱900℃保溫30min完全奧氏體化后,放入溫度為260℃的鹽浴爐中等溫處理12h。采用光學顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡、X射線衍射儀等儀器,結合JADE分析軟件和公式等,對試樣進行了顯微組織形貌觀察,相組成定性定量分析,各相分布狀態(tài)分析和判定,斷口形貌觀察等;采用材料力學性能測試儀器設備(洛氏硬度計、顯微硬度計、拉伸試驗機、沖擊試驗機)對試樣進行了硬度、強度、塑性和沖擊韌性等力學性能的檢測。分析和檢測結果表明,60Mn2Si Cr鋼經所制定的QP熱處理工藝處理,可以得到由條束狀貝氏體鐵素體(BF)+分布于BF條束間的富碳薄膜狀殘余奧氏體構成的超級貝氏體組織;與常規(guī)等溫熱處理得到的超級貝氏體組織相比較,組織中殘余奧氏體量有所下降,分別為5.29%和9.41%,AR中含碳量分別為1.64%和1.02%,由此判斷QP工藝的施加對超級貝氏體組織轉變有一定促進作用。此時,鋼的主要力學性能指標為抗拉強度(σb)=2128MPa、斷后伸長率(δ)=11.04%、沖擊韌性(αk)=49.28J/cm2,具有良好的強韌性配合。上述結果產生的主要原因是,QP熱處理工藝的實施增加了相變過冷度,促進了α相晶核的生成,細化了顯微組織。其中貝氏體鐵素體板條寬度可由原來300~400nm減少至200~250 nm左右;同時,過飽和α相在QP熱處理工藝中的排碳作用也是重要原因之一,該過程屬于上坡擴散,驅動力來自于C在γ相和α相的化學勢之差(αCγC-(28)μμΔμ);通過對上述試驗數(shù)據(jù)的綜合分析,優(yōu)化后的QP熱處理工藝參數(shù)是,試驗用鋼900℃完全奧氏體化,保溫30min后,在TQ=242℃、QT=5min、TP=260℃、PT=6h條件下處理。
【關鍵詞】：超級貝氏體 Q&P工藝 組織轉變 強韌性
【學位授予單位】：長春工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG142.1;TG156.3
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 引言8
• 1.2 超級貝氏體簡介及近年的發(fā)展概況8-10
• 1.3 Q&P熱處理工藝的簡介及研究概況10-14
• 1.3.1 Q&P工藝簡介10-11
• 1.3.2 Q&P工藝分類及其示意圖11-12
• 1.3.3 Q-P-T工藝簡介12-13
• 1.3.4 國內外Q&P工藝的研究概況13-14
• 1.4 本文的選題依據(jù)、主要研究內容及意義14-16
• 第二章 試驗內容及試驗方法16-21
• 2.1 試驗用鋼的成分16
• 2.2 熱處理工藝與所用設備16-18
• 2.2.1 均勻化退火16-17
• 2.2.2 Q&P熱處理工藝17
• 2.2.3 等溫淬火熱處理工藝17-18
• 2.3 顯微組織形貌觀察18-19
• 2.3.1 金相觀察18
• 2.3.2 掃描電鏡觀察18
• 2.3.3 透射電鏡觀察及衍射斑點的標定18-19
• 2.4 X射線衍射實驗19
• 2.5 力學性能檢測19-21
• 2.5.1 硬度試驗19
• 2.5.2 沖擊試驗19-20
• 2.5.3 拉伸試驗20
• 2.5.4 斷口形貌觀察20-21
• 第三章 Q&P工藝對超級貝氏體組織轉變影響的研究21-39
• 3.1 Q&P工藝的模型21-23
• 3.2 熱處理工藝的設計23-29
• 3.2.1 殘余奧氏體等溫轉變曲線的測定23-25
• 3.2.2 等溫淬火熱處理工藝的設計25-27
• 3.2.3 Q&P熱處理工藝的設計27-29
• 3.3 殘余奧氏體量及其含碳量的分析計算29-32
• 3.3.1 殘余奧氏體含量及其含碳量的計算方法29-30
• 3.3.2 殘余奧氏體含量及其含碳量的理論分析30-32
• 3.4 Q&P工藝后超級貝氏體的組織形貌特征32-34
• 3.5 Q&P工藝促進超級貝氏體組織轉變的熱力學分析34-36
• 3.6 碳化物相析出情況及理論分析36-39
• 第四章 Q&P工藝對超級貝氏體強韌性的貢獻39-46
• 4.1 Q&P工藝促進超級貝氏體強韌化機制39-41
• 4.1.1 固溶強化39-40
• 4.1.2 細晶強化40-41
• 4.1.3 位錯強化41
• 4.2 Q&P工藝對超級貝氏體力學性能的影響41-46
• 4.2.1 硬度分析41-42
• 4.2.2 拉伸性能分析42-44
• 4.2.3 沖擊性能分析及沖擊斷口形貌觀察44-46
• 第五章 結論46-47
• 致謝47-48
• 參考文獻48-54
• 作者簡介54
• 攻讀碩士學位期間研究成果54

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本文編號：994888