高碳高硅鑄鋼等溫淬火工藝及組織性能研究.pdf

1、近年來，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)對(duì)材料強(qiáng)度、韌性等的要求，國內(nèi)外專家不斷探索和開發(fā)新型的高強(qiáng)鋼。二十一世紀(jì)初，Bhadeshia教授在低溫淬火試驗(yàn)中獲得的貝氏體組織具有良好的強(qiáng)韌性配合，進(jìn)而低溫貝氏體鋼的研究受到重視。本文設(shè)計(jì)合適的等溫淬火工藝使高硅高碳鋼能夠進(jìn)行低溫貝氏體轉(zhuǎn)變。所選用的試驗(yàn)用鋼中Si的含量為0.75，這是利用Si元素能夠強(qiáng)烈抑制滲碳體的析出。本研究對(duì)75Si2Mn1.5CrB鑄鋼進(jìn)行不同工藝參數(shù)下的等溫淬火，以期為優(yōu)化熱處理工

2、藝提供理論依據(jù)。目前關(guān)于低溫貝氏體的研究較少，特別是低溫貝氏體的沖擊韌性和耐磨性的認(rèn)識(shí)。本課題的研究，旨在拓展貝氏體相變理論，豐富高硅高碳鑄鋼的強(qiáng)化途徑，為貝氏體鋼的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。
　　本文對(duì)75Si2Mn1.5CrB鋼經(jīng)過不同淬火工藝后獲得的微觀組織進(jìn)行觀察及力學(xué)性能的研究。高碳高硅鑄鋼在較低溫度下等溫淬火可以發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變，獲得亞納米級(jí)貝氏體。組織中的板條狀貝氏體鐵素體、少量馬氏體和殘余奧氏體決定了試樣具有超

3、高強(qiáng)度及良好的韌性，然而很少關(guān)于低溫貝氏體研究的報(bào)告。因此，本研究對(duì)75Si2Mn1.5CrB鑄鋼進(jìn)行不同等溫淬火工藝參數(shù)的熱處理，以期為優(yōu)化熱處理工藝提供理論依據(jù)。
　　實(shí)驗(yàn)過程中，首先對(duì)實(shí)驗(yàn)需要鋼的合金成分進(jìn)行設(shè)計(jì)，為了滿足試驗(yàn)在較低溫度下發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變，且等溫淬火后材料的綜合機(jī)械性能較優(yōu)，設(shè)計(jì)出了ZG75Si2Mn1.5CrB鋼。首先通過相變點(diǎn)測定，測量出試樣的Ms溫度約為170℃，設(shè)計(jì)的熱處理工藝為試樣在920℃奧氏體化3

4、0min后，在220℃、240℃、260℃和280℃分別保溫2min、30min、2h及5h。在金相顯微鏡下觀察到針葉狀的貝氏體鐵素體和亮色的殘余奧氏體，在280℃保溫5h時(shí)貝氏體針嚴(yán)重粗化;在透射電鏡下能夠更為清晰的觀察貝氏體鐵素體板條，以此推論貝氏體轉(zhuǎn)變的生長中發(fā)生了切變;XRD衍射試驗(yàn)中能夠利用公式計(jì)算出組織中殘余奧氏體含量。等溫淬火后試樣的顯微組織是貝氏體鐵素體、薄膜狀殘余奧氏體及馬氏體，試樣在920℃奧氏體化30min，在22

5、0℃、240℃、260℃和280℃保溫2h后的殘余奧氏體量為3.23％～11.07％，呈現(xiàn)的規(guī)律為隨著等溫淬火溫度的增加，試樣發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變的速度加快。
　　在力學(xué)性能的試驗(yàn)中，試樣等溫淬火后，整體試樣的強(qiáng)度和硬度較高，在等溫時(shí)間相同時(shí)，隨著保溫溫度的增加，試樣的強(qiáng)度和硬度均下降，等溫溫度為240℃時(shí)，隨著保溫時(shí)間的延長試樣的抗拉強(qiáng)度不斷下降，而其硬度整體表現(xiàn)為下降，但中間有小幅的上升。在干磨損實(shí)驗(yàn)中淬火工藝為等溫溫度為260℃，