無碳化物貝氏體鋼具有優(yōu)異的綜合性能,其開發(fā)和研究具有重要的應(yīng)用意義。本文以中碳、高碳無碳化物貝氏體鋼為研究對象,利用微合金化處理引入第二相,研究第二相析出對無碳化物貝氏體鋼相變機(jī)理、微觀組織以及常規(guī)力學(xué)性能和疲勞性能的影響,以達(dá)到加速貝氏體相變、提高貝氏體鋼性能的目的。創(chuàng)新性地采用原位透射手段,觀察中碳無碳化物貝氏體鋼相變過程,研究貝氏體相變形核及長大過程中微觀組織演變機(jī)制。通過調(diào)控?zé)崽幚砉に?獲取不同工藝參數(shù)下的貝氏體相變動(dòng)力學(xué)、組織及性能。利用微量N和Al、微量N和V對無碳化物貝氏體鋼進(jìn)行微合金化處理,優(yōu)化熱處理工藝誘導(dǎo)析出與貝氏體鐵素體具有高共格度的AlN和VN第二相,為貝氏體鐵素體形核提供有效形核點(diǎn),顯著縮短貝氏體相變孕育期,加速貝氏體相變。同時(shí),形核點(diǎn)的增加導(dǎo)致貝氏體組織得到細(xì)化,試驗(yàn)鋼的強(qiáng)度和硬度提高。利用高溫共聚焦顯微鏡原位觀察AlN析出對中碳無碳化物貝氏體鋼相變的影響,結(jié)果表明,AlN可作為貝氏體鐵素體的有效形核點(diǎn),不同形核位置處貝氏體鐵素體的長大速率不同,其中晶粒內(nèi)部形核的貝氏體長大速率較高;隨著等溫時(shí)間的增加,AlN可誘發(fā)更多的二次形核,相界面處的形核位置逐漸取代晶... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：132 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

260℃等溫不同等溫時(shí)間下的結(jié)構(gòu)序列(上)和碳濃度的分布(下)[31]

Wu等人[41]通過研究了1.5 wt.%和3 wt.%的Fe-0.4%C合金在400℃至500℃下的貝氏體等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué),觀察到了3 wt.%Si合金在450℃等溫貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí)出現(xiàn)不完全轉(zhuǎn)變現(xiàn)象,兩種合金在400℃等溫時(shí)均出現(xiàn)了不完全轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。Caballero等人[42]對低碳高硅貝氏體鋼在貝氏體相變過程進(jìn)行研究,利用X射線和原子探針技術(shù),分析相變過程中奧氏體中碳的分布情況,證實(shí)了低溫貝氏體相變過程中相變不完全現(xiàn)象,貝氏體鐵素體中的碳先是過飽的,然后碳在貝氏體鐵素體和奧氏體之間繼續(xù)進(jìn)行再分配。當(dāng)未轉(zhuǎn)化奧氏體中的碳濃度接近T0",也就是相同組分的鐵素體和奧氏體相的自由能相同,貝氏體鐵素體形成的驅(qū)動(dòng)力減小,如圖1-5a;通過原子探針分析,可以看出在觀察區(qū)域內(nèi)碳原子分布不均勻,如圖1-5b,碳分布出現(xiàn)了富碳區(qū)域和貧碳區(qū)域,奧氏體相屬于富碳區(qū)域,其碳含量高于平均值1.32 at.%,而鐵素體相屬于貧碳區(qū)(<1 at.%)。1.4 無碳化物貝氏體組織及性能

貝氏體形貌呈現(xiàn)多樣化,這與較寬的貝氏體形成溫度范圍以及鋼的化學(xué)成分有關(guān)。常見的貝氏體形態(tài)有粒狀貝氏體、上貝氏體及下貝氏體,形態(tài)與等溫溫度區(qū)間有關(guān)。通過在貝氏體鋼中添加Si和Al等非碳化物形成元素[43],可使碳原子全部溶解于貝氏體鐵素體相和殘余奧氏體相,最終形成的組織是過飽和碳的貝氏體鐵素體和富碳?xì)堄鄪W氏體兩相。無碳化物貝氏體組織目前更得研究者青睞,殘余奧氏體呈薄膜狀,平行分布于貝氏體鐵素體板條之間或呈一定角度分布于板條之中,有較好的熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性[44]。Caballero等人[45]通過設(shè)計(jì)成分,低溫等溫處理,通過TEM觀察到納米尺度無碳化物貝氏體鐵素體與塊狀或者薄膜狀兩種形態(tài)的奧氏體,如圖1-6,貝氏體鐵素體與周圍奧氏體協(xié)調(diào)變形過程中產(chǎn)生位錯(cuò)。張福成課題組通過對70Si3Mn鋼進(jìn)行等溫淬火處理獲得無碳化物貝氏體組織,在Ms以上30℃等溫可得到無碳化物貝氏體組織,它具有較高的強(qiáng)度和硬度、高的塑性和韌性等優(yōu)異的綜合力學(xué)性能,同時(shí)具有較好的耐磨性能[46]。1.4.1 無碳化物貝氏體中貝氏體鐵素體

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號(hào)：2997489