淬火-配分鋼中的殘余應力分布研究.pdf

1、新型先進高強度鋼的開發(fā)利用離不開對制造過程中形成的殘余應力分布的研究。新近開發(fā)的淬火-配分鋼其顯微組織由貧碳的馬氏體與富碳的殘余奧氏體組成，顯示出高強、高塑和高韌的優(yōu)異綜合力學性能，經(jīng)近十年的理論研究已逐漸投入實用化開發(fā)。為此，需要揭示新型淬火-配分工藝導致的材料內(nèi)部殘余應力分布規(guī)律，探索與殘余應力分布密切相關的顯微組織因素，尤其是殘余奧氏體含量，合金碳含量和晶粒尺寸等對殘余應力變化的影響作用，以為該類鋼材的制造和應用提供參考。為此，本

2、文分別選用低碳(Fe-0.15C)和中碳(Fe-0.4C)兩種合金，分別進行淬火-配分和傳統(tǒng)的淬火-回火處理后，利用盲孔測應力法測量試樣表面的應力分布以及應力隨試樣厚度的變化情況，結(jié)合顯微組織的觀察，分析了成分－顯微組織－殘余應力之間的關系，獲得優(yōu)化淬火-配分試樣內(nèi)殘余應力分布的主導因素。主要的研究成果總結(jié)如下：
　　1、分別經(jīng)淬火-回火和淬火-配分工藝處理后，中碳板狀試樣中表面至心部的殘余應力分布均介于U形和 W形之間，即，試樣

3、表面處于拉應力狀態(tài)，其絕對值最大。隨著厚度的變化，殘余應力在試樣次表面急劇降低并轉(zhuǎn)化為壓應力，隨后又逐漸轉(zhuǎn)化成拉應力并在心部保持在一個較低的應力水平上。
　　2、淬火-配分試樣的淬火終止溫度高，馬氏體轉(zhuǎn)變量低，因而受到較小的熱應力與相變應力影響。同時，該類試樣內(nèi)會形成高含量的殘余奧氏體和貧碳的馬氏體基體，分別有利于內(nèi)應力的弛豫及其自身的軟化。對比淬火-回火試樣，其沿厚度分布的殘余應力數(shù)值更低，梯度更緩，顯示更優(yōu)的殘余應力分布狀況。

4、
　　3、經(jīng)淬火-配分工藝處理后，低碳和中碳試樣的表面均為拉應力，但中碳試樣中數(shù)值較低，顯示增加合金的碳含量反而有利于殘余應力的改善。此外，奧氏體化前冷軋以細化晶粒進一步降低表面的拉應力數(shù)值，對優(yōu)化試樣中殘余應力的分布具有輔助作用。
　　4、分析認為，不同合金碳含量淬火-配分試樣中，影響殘余應力分布的主要因素為馬氏體基體的碳貧化和殘余奧氏體含量。低碳試樣中馬氏體基體內(nèi)的碳貧化程度較中碳試樣嚴重(低碳內(nèi)約為0.05wt%而中碳

5、內(nèi)約為0.09wt%)，但因為其殘余奧氏體含量僅為后者的~1/3(低碳內(nèi)約為7%而中碳內(nèi)約為23%)，因此由低碳試樣中殘余應力高于中碳試樣這一事實表明，殘余奧氏體對應力的弛豫作用甚于馬氏體基體的碳貧化。
　　5、細化晶粒提高強度，但在低碳和中碳試樣中均顯現(xiàn)細化晶粒反而降低殘余應力，這可能與細化晶粒降低Ms溫度進而推遲相變的發(fā)生有關。由晶粒細化引起Ms溫度降低而導致的熱應力補償約占特定組分鋼中粗細晶殘余應力差的1/2到1/4，能顯著