基于熱電功研究中碳合金鋼的回火過程.pdf

1、中碳合金高強(qiáng)鋼中回火馬氏體能夠提供很好的強(qiáng)度和韌性匹配，而馬氏體鋼低溫回火過程中析出的過渡碳化物在提升鋼的強(qiáng)度和韌性上起著很大的作用。關(guān)于低溫回火的研究很多，但是低溫回火過程中碳偏聚階段（從馬氏體中碳的擴(kuò)散到碳化物的析出階段）特別是馬氏體中碳固溶度的變化仍未研究清楚。本課題重點(diǎn)闡述了一種新的研究方法—熱電功（Thermoelectric Power，簡稱TEP），結(jié)合金相（Optical Microscope，簡稱OM）和透射電鏡（Tr

2、ansmission Electron Microscopy,簡稱TEM）對(duì)微觀組織的觀察、X射線衍射分析（X-Ray Diffraction，簡稱XRD）對(duì)殘余奧氏體體積分?jǐn)?shù)的測量、三維原子探針（Three Dimensional Atom Probe，簡稱3DAP）對(duì)回火試樣碳原子分布的表征以及維氏硬度力學(xué)性能測試的結(jié)果，研究了中碳合金鋼的低溫回火過程，探討了低溫回火過程中馬氏體中碳的固溶度變化、碳擴(kuò)散過程以及性能的變化。除此之外，

3、還利用TEP對(duì)中碳高強(qiáng)鋼的回火熱處理工藝進(jìn)行了優(yōu)化預(yù)測，結(jié)合沖擊韌性和組織觀察實(shí)驗(yàn)，討論了利用上述表征方法優(yōu)化中碳高強(qiáng)鋼回火工藝的可行性。主要內(nèi)容和研究成果如下：
　　1.中碳鋼低溫回火過程分析
　　選取成分為0.462C-1.319Si-1.706Mn-1.097Ni-0.354Mo（wt.%）的中碳合金鋼分別在110℃、140℃和170℃進(jìn)行不同時(shí)間的低溫回火，實(shí)驗(yàn)表明，TEP演變曲線能夠區(qū)分低溫回火的各個(gè)階段，如碳向馬

4、氏體中位錯(cuò)處的偏聚、碳的團(tuán)聚長大和過渡碳化物析出；根據(jù)TEP值的變化以及 XRD得到的原始淬火馬氏體中碳固溶度（0.33wt.%）,定量計(jì)算了低溫回火過程中每一溫度和每一時(shí)刻對(duì)應(yīng)的馬氏體中固溶的碳原子的濃度。研究發(fā)現(xiàn)，低溫回火后，馬氏體中固溶碳含量從0.33wt.%下降到0.18wt.%；回火溫度和時(shí)間影響馬氏體中碳擴(kuò)散的速率，溫度較低時(shí)，碳原子能量較低，傾向于在位錯(cuò)附近偏聚；溫度升高至170℃時(shí)，碳原子獲得的能量增高，能夠在回火很短的

5、時(shí)間內(nèi)在馬氏體界面或晶界處偏聚；低溫回火過程得到的TEP曲線與HV曲線之間存在一定的聯(lián)系，根據(jù)TEP曲線計(jì)算得到的馬氏體中固溶碳的含量可以解釋不同回火溫度得到的硬度值存在差異的現(xiàn)象。
　　2.優(yōu)化高強(qiáng)鋼的回火工藝
　　選取成分為0.35C-0.28Si-1.39Mn-0.96Ni（wt.%）的中碳合金鋼，在100℃到300℃低溫回火階段，預(yù)測最優(yōu)熱處理工藝為回火溫度210℃，回火時(shí)間2小時(shí)。與其他回火溫度處理的試樣相比對(duì)比，