Co和Al元素對高碳鋼熱處理工藝及組織的影響.pdf

1、淬火-碳分配工藝是在傳統(tǒng)的馬氏體轉(zhuǎn)變淬火-回火工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。這種新工藝是由J.G.Speer等人提出的,其工藝特點是:在奧氏體化之后,需要將鋼淬火至Ms點與Mf點之間,從而得到過飽和的馬氏體,然后再在較高的溫度進行一段時間的碳分配,使C元素從過飽和的馬氏體分配至殘留奧氏體,殘奧因為富碳而穩(wěn)定,再冷卻至室溫。在室溫下,這種工藝的組織為馬氏體和殘余奧氏體。其中,馬氏體組織可以保證鋼的強度,而殘留奧氏體可以保證鋼的塑性,這是因為其在

2、形變過程中發(fā)生了相變誘發(fā)塑性。前人已經(jīng)從碳含量和淬火溫度等各個方面對Q&P熱處理過程進行了大量研究。本文主要研究的是Co和Al這兩種元素對高碳鋼在不同熱處理工藝下組織的影響。通過設(shè)計對比實驗,研究了這兩種元素對連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變以及對淬火-碳分配(Q&P)工藝的影響。
　　通過設(shè)計對比實驗,在較慢冷卻速度下(0.02–2.0℃/s)研究了Co和Al元素對高碳鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變及組織的影響。采用Thermecmastor熱模擬試驗機研究了Co

3、和Al對高碳鋼在連續(xù)冷卻過程中的組織轉(zhuǎn)變,測量了其相變溫度,建立了其連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變(CCT)曲線。在0.1℃/s緩慢連續(xù)冷卻條件下,可以獲得片層間距為45 nm,硬度為425 HV1的超細全珠光體組織。實驗和計算結(jié)果表明Co和Al合金的加入增加了奧氏體到珠光體轉(zhuǎn)變的自由能,加速了珠光體轉(zhuǎn)變和細化珠光體片層間距,在緩慢連續(xù)冷卻條件下得到了納米尺度的全珠光體組織。
　　在研究Q&P工藝對高碳鋼組織的影響時,利用MUCG83軟件計算了TT

4、T曲線,設(shè)計出了Q&P工藝:在950℃奧氏體化,保溫30分鐘然后淬火至190℃和100℃,再在400℃保溫進行碳分配0 s,300 s,1800 s,最后水淬至室溫。采用金相顯微鏡和掃描電子顯微鏡觀察了熱處理后樣品的顯微組織,利用XRD對殘留奧氏體含量進行了測定,并利用顯微硬度儀測定了樣品的維氏硬度。結(jié)果表明:對于同一種鋼而言,殘留奧氏體含量隨著碳分配保溫時間的延長而增多,但硬度降低。Co和Al的加入可以提高轉(zhuǎn)變的Ms點,細化殘留奧氏體