高速鋼具有高硬度、高耐磨性、優(yōu)異的紅硬性等優(yōu)點(diǎn),是制造加工業(yè)不可或缺的基礎(chǔ)材料。目前,我國高速鋼生產(chǎn)仍然依賴模鑄-電渣流程,生產(chǎn)效率低下,生產(chǎn)成本較高。開展連鑄工藝相關(guān)基礎(chǔ)研究,將有助于高速鋼連鑄的實(shí)現(xiàn),進(jìn)而優(yōu)化高速鋼的生產(chǎn)工藝流程。以高速鋼連鑄的實(shí)現(xiàn)為研究目標(biāo),通過實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)及相關(guān)檢測分析,明確了 M2鋼凝固過程冷卻速率與元素偏析、碳化物析出、晶粒尺寸的關(guān)系;通過理論分析,分析了 M2鋼凝固過程的碳化物析出的熱力學(xué)及裂紋敏感性。通過ProCAST軟件模擬、實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的M2鋼連鑄試驗(yàn)研究,研究了連鑄工藝參數(shù)對M2鋼連鑄坯質(zhì)量的影響,提出并優(yōu)化了適應(yīng)于M2鋼連鑄的鑄坯斷面及連鑄工藝參數(shù)。研究結(jié)果如下:M2鋼凝固過程冷卻速率與元素偏析、碳化物析出、晶粒尺寸的關(guān)系研究表明:（1）1.5 K/s的冷卻速率下M2鋼凝固過程的包晶反應(yīng)充分進(jìn)行,時長為32.7 s,在γ晶界上存在裂紋;10 K/s冷卻速率下凝固過程時長僅為5.7s,包晶反應(yīng)得到抑制,未觀察到包晶反應(yīng)和晶界裂紋。M2鋼鑄態(tài)凝固組織中晶粒尺寸（DL）與冷卻速率（CR）之間的關(guān)系式為:DL=93.9CR-0.33。（2）隨著冷卻速率的... 

【文章來源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：149 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖２－ｌＭ２Ｃ共晶碳化物三維形態(tài)（ａ：片層狀Ｍ２Ｃ碳化物；ｂ：纖維狀Ｍ２Ｃ碳化物）??

（ａ）?（ｂ）??圖２－２不同形態(tài)Ｍ２Ｃ晶胞內(nèi)的原子排布（ａ：片狀Ｍ２Ｃ；?ｂ：纖維狀Ｍ２Ｃ）??２）影響髙速鋼中碳化物析出的因素??影響碳化物析出類型的因素主要有成分和冷卻速率兩個方面。??（１）成分??不同的高速鋼體系，主要合金元素的差別使得碳化物類型有很大的不同。??Ｖ具有明顯增加ＭＣ和Ｍ２Ｃ碳化物的數(shù)量，降低Ｍ６Ｃ碳化物數(shù)量的特性，??故Ｖ通過影響Ｍ６Ｃ和ＭＣ之間的平衡從而促使或抑制Ｍ２Ｃ碳化物的形成。??Ｓｉ明顯促使Ｍ６Ｃ碳化物的形成，降低Ｍ２Ｃ碳化物的穩(wěn)定性，促使Ｍ２Ｃ碳化??物的分解［２４，２５］。高速鋼中主要的合金元素Ｗ、Ｍｏ、Ｖ含量變化對高速鋼共晶??碳化物形成的影響如圖２－３所示［２６］。從圖２－３可以看出：Ｗ主要導(dǎo)致Ｍ６Ｃ碳??化物的形成；Ｍｏ使Ｍ２Ｃ碳化物的穩(wěn)定性增加。??５－１???＾?４＇?Ｍ．２Ｃ＋ＭＣ??Ｉ?３??＾?ｊ?＿?Ｍ６Ｃ＋?ＭＣ??Ｉ?＼??０－１?１?１???１８Ｗ?１２Ｗ３Ｍｏ?６Ｗ６Ｍ０?９Ｍｏ??圖２－３?Ｗ、Ｍｏ、Ｖ含置變化對高速鋼共晶碳化物形成的影響??當(dāng)Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂ的含量足夠高時會形成ＭＣ碳化物，Ｍ６Ｃ碳化物在一些合??金元素如Ｗ、Ｓｉ、Ｎ含量足夠高時容易形成，而且比較穩(wěn)定。Ｃ、Ｍｏ、Ｃｏ??促使Ｍ２Ｃ碳化物的形成［２７］。??－６－??

Ｓｉ明顯促使Ｍ６Ｃ碳化物的形成，降低Ｍ２Ｃ碳化物的穩(wěn)定性，促使Ｍ２Ｃ碳化??物的分解［２４，２５］。高速鋼中主要的合金元素Ｗ、Ｍｏ、Ｖ含量變化對高速鋼共晶??碳化物形成的影響如圖２－３所示［２６］。從圖２－３可以看出：Ｗ主要導(dǎo)致Ｍ６Ｃ碳??化物的形成；Ｍｏ使Ｍ２Ｃ碳化物的穩(wěn)定性增加。??５－１???＾?４＇?Ｍ．２Ｃ＋ＭＣ??Ｉ?３??＾?ｊ?＿?Ｍ６Ｃ＋?ＭＣ??Ｉ?＼??０－１?１?１???１８Ｗ?１２Ｗ３Ｍｏ?６Ｗ６Ｍ０?９Ｍｏ??圖２－３?Ｗ、Ｍｏ、Ｖ含置變化對高速鋼共晶碳化物形成的影響??當(dāng)Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂ的含量足夠高時會形成ＭＣ碳化物，Ｍ６Ｃ碳化物在一些合??金元素如Ｗ、Ｓｉ、Ｎ含量足夠高時容易形成，而且比較穩(wěn)定。Ｃ、Ｍｏ、Ｃｏ??促使Ｍ２Ｃ碳化物的形成［２７］。??－６－??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]稀土元素對高速鋼組織和性能的影響[J]. 賈成廠,張萬里,胡彬濤,張子涵,高思彤,劉博文.  粉末冶金技術(shù). 2017(06)
[2]國內(nèi)外高速鋼的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展[J]. 吳紅慶,吳曉春.  模具制造. 2017(12)
[3]基于原位觀察的H13鋼中液析碳化物高溫行為研究[J]. 毛明濤,郭漢杰,孫曉林,王飛,陳希春,郭靖.  工程科學(xué)學(xué)報. 2017(08)
[4]鋁對高硼高速鋼相圖與凝固組織的影響[J]. 楊勇維,符寒光,王開明,雷永平,朱禮龍,江亮.  材料熱處理學(xué)報. 2016(07)
[5]00Cr13Ni5Mo鋼加熱及冷卻過程的相變原位觀察及相關(guān)研究[J]. 劉璐,楊志剛,張弛.  動力工程學(xué)報. 2016(04)
[6]Increasing Solidification Rate of M2 High-Speed Steel Ingot by Fusible Metal Mold[J]. Yan-Liang Ji,Wei Zhang,Xiao-Yang Chen,Jian-Guo Li.  Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2016(04)
[7]基于微觀偏析模型的連鑄方坯內(nèi)裂紋敏感性研究[J]. 竇坤,卿家勝,王雷,張曉峰,王寶,劉青,董洪標(biāo).  金屬學(xué)報. 2014(12)
[8]電磁攪拌的冶金效果[J]. 本刊訊.  漣鋼科技與管理. 2014(04)
[9]H13鋼電渣錠、鍛造及淬回火過程中碳化物析出行為[J]. 寧安剛,郭漢杰,陳希春,孫曉林.  北京科技大學(xué)學(xué)報. 2014(07)
[10]連鑄坯質(zhì)量控制零缺陷戰(zhàn)略[J]. 蔡開科,孫彥輝,韓傳基.  連鑄. 2011(S1)

碩士論文
[1]壓力加工對高速鋼碳化物均勻性與性能的影響[D]. 梁敬斌.河北工業(yè)大學(xué) 2007



本文編號：3127749