文档介绍：河北工业大学
硕士学位论文
基于热力学计算的铝合金化超高碳钢的研究
姓名:李红娟
申请学位级别:硕士
专业:材料学
指导教师:王宝奇
20050201
基于热力学计算的铝合金化超高碳钢的研究摘要网状碳化物形成受到有效抑制的根本原因。同时,共析转变温度及转变温度的范围随着铝利用真空熔炼技术,制备了—,一六种铝含量递增的超高碳钢和一,一一,凉韪春咸砑拥某咛几郑⒍驮斐砂舨淖魑J匝橛昧稀@软件对不同成分的铝合金化超高碳钢进行了热力学计算:结合淬火一硬度试验,确定了各种钢的相变特征温度。利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜对锻态组织及各种工艺处理后的组织进行了观察,对各种热处理后组织的力学性能进行了测定。热力学计算与试验均表明:超高碳钢中添加铝使先共析碳化物数量降低是锻造空冷后含量的增加而提高,变宽;先共析碳化物析出的温度范围减小,超高碳钢易于形成细化的伪共析珠光体组织。在碳含量低于%时,。组织演变的分析表明,对于铝合金化的超高碳钢,利用加热控制,在成分不均匀奥氏体的冷却过程中,先共析碳化物将以弥散的形式在基体上以粒状析出,没有显示晶界优先形核的现象,无网状碳化物的形成。通过向超高碳钢添加铝,可以采用较为简便的热处理工艺使碳化物得到球化。铝含量高于%时,采用离异共析退火工艺或淬火十高温回火工艺处理后,均可获得细小的碳化物分布于铁素体基体的均匀球化组织。超高碳钢中高的铝含量将降低球化处理过程中碳化物的长大倾向,减小基体晶粒的长大趋势。但过高的铝含量,使超高碳钢的室温塑性降低。含碳量为%一%时,铝含量控制在%的范围内,并加入%左右的,可取得良好的室温综合力学性能。铝合金化超高碳钢淬火后的显微组织为超细马氏体基体及分布于其上的细小碳化物的复相组织,马氏体的亚结构是板条马氏体和孪晶马氏体并存的隐晶马氏体,回火过程中碳化物主要沿板条界和板条内析出,回火稳定性提高,回火各阶段微观组织变化均推到更高的温度。关键词:铝合金化超高碳钢先共析碳化物球化工艺力学性能,一甇,一一
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第一章绪论§卜咛几值钠鹪堡三些奎兰堡圭兰堡鎏塞在年,一些专著”“认为:钢中随着碳含量的增加,塑性下降,含碳峦%一%的钢超高碳钢的由来超高碳钢⑽%.主要原因是过共析钢中脆性的先共析网状碳化物随着含碳量的增加而严重的缘故。除了锉刀用钢和模具钢外,包括工具钢在内,含碳量均在%以下,含碳量超过%的超高碳钢被认为是“碳钢中的无人区”“’”。过去将此类钢统称为过共析钢,这一概念是按金相组织进行分类,但是钢在进行合金化的情况下,过共析组织的形成不完全决定于碳含量,因此将其称为超高碳钢”U饫喔种蠪的体积分数高达%~%,常以网状或大片状形式析出,对基体的割裂作用很大。超高碳钢的最早工业实例是大马士革钢“。‘。,其碳含量为%。世纪年代中期,斯坦福大学的等⋯在进行钢的超塑性研究时,为了保持钢的中温超塑性,需要引入大量细小第二相颗粒抑制晶粒长大,开拓性地提出了超高碳钢的概念。并在含碳%的钢中发现了超塑性,随后获得了一系列专利。日本、德国等也随之开展了对超高碳钢的研究”。薄国内外研究现状世纪年代中期,斯坦福大学等人首先进行了超高碳钢的超塑性研究”⋯,之后美国家实验室以及日本也开展了超高碳钢的研究,并取得了一系列专利““K发现高碳钢产生脆性的主要原因是在冷却过程中很容易形成粗大连续网状渗碳体。超高碳钢获得良好力学性能的重要前提是在台理成分设计下,采取最佳的组织控制技术,..组织,该组织不仅在中、高温下~范围内哂高变形速率下的超塑性特性“””’,还在室温下具有高达陨系那慷群土己玫乃苄裕彝ü实的热处理工艺,还可以获得陨霞ǜ叩挠捕取2唤鲇型娲糠种懈咛几种谱鞴つ>摺薄⒏丝”“、结构件“,从而显著提高其使用寿命;还可作为新一类有较好的市场前景的结构材料””⋯。利用其在中高温下良好的固态连接特性,与自身或其它金属基材料缁仆连接制各成新型高性能层状复合材料”’”Mü实钡娜然导庸すひ眨梢曰竦镁哂写舐硎扛锔只ㄎ菩翁母咔慷雀哂捕钢材‘””U饩痛蚱屏顺て谝岳慈嗣侨衔3咛几尤其是含在下业上廊用价值很小或不能用的传统观念。我国关于这方面也有相近的报道,如对含碳量较高的模具钢、轴承钢进行了超塑处理和研究”““;国
第一章绪论咛几值钠鹪型三些奎兰竺圭兰堡篁兰§拉伸时的仲长率只有ヒ%,主要原凼是过共析铝中脆性的先共析网状碳化物随着含碳量的增加而严籰超高碳钢的由来超高碳铜⑽‘些专著““‘认为:钢中随着碳