含Al納米貝氏體轍叉鋼及其氫脆特性的第一性原理研究.pdf

1、本文的目的是研究低合金含Al納米貝氏體轍叉鋼的微觀組織、力學(xué)性能和耐磨性，以及含Al貝氏體鋼氫脆現(xiàn)象的第一性原理的計(jì)算，為新型貝氏體轍叉鋼的設(shè)計(jì)提供依據(jù)，同時(shí)從微觀角度來研究鋼中的氫脆現(xiàn)象。
　　本文以鐵路上使用的貝氏體轍叉鋼的成分為依據(jù)，在滿足其各項(xiàng)性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出含Al貝氏體轍叉鋼用材。通過對(duì)其常規(guī)力學(xué)性能的測試，得出理想的正火-回火工藝。通過對(duì)組織和力學(xué)性能的分析，得出理想的等溫淬火工藝。通過納米壓痕和納米劃痕實(shí)驗(yàn)，

2、對(duì)不同熱處理工藝下試樣的微觀力學(xué)性能進(jìn)行研究。利用X射線衍射儀(XRD)、光學(xué)顯微鏡(OM)和透射電鏡(TEM)對(duì)處理后試樣的相組成和組織進(jìn)行了研究，然后測定了不同熱處理工藝下試樣的干摩擦磨損性能。最后，利用第一性原理的密度泛函理論，研究了含Al貝氏體鋼中的氫脆現(xiàn)象。
　　研究結(jié)果表明：本實(shí)驗(yàn)材料的最佳正火-回火工藝為：900℃奧氏體化0.5 h，350℃回火2 h。最佳等溫淬火工藝為：920℃奧氏體化1 h，350℃等溫淬火10

3、 h。試樣經(jīng)正火-回火處理后，硬度值為63.2 HRC，韌性為46.9 J/cm2；經(jīng)等溫淬火處理后，硬度值為47 HRC，韌性為85.4 J/cm2；等溫淬火處理后材料的性能滿足鐵路線路轍叉用鋼標(biāo)準(zhǔn)。納米劃痕和壓痕試驗(yàn)表明，等溫淬火后試樣的摩擦系數(shù)及微觀硬度小于正火-回火處理后的試樣，彈性模量大于正火-回火處理后的試樣。在載荷為200 N、300 N，轉(zhuǎn)速為200 r/min的條件下，等溫淬火后試樣的失重小于高速鋼標(biāo)準(zhǔn)試樣，其耐磨性較