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)生產對材料強度、韌性等的要求，國內外專家不斷探索和開發(fā)新型的高強鋼。二十一世紀初，Bhadeshia教授在低溫淬火試驗中獲得的貝氏體組織具有良好的強韌性配合，進而低溫貝氏體鋼的研究受到重視。本文設計合適的等溫淬火工藝使高硅高碳鋼能夠進行低溫貝氏體轉變。所選用的試驗用鋼中Si的含量為0.75，這是利用Si元素能夠強烈抑制滲碳體的析出。本研究對75Si2Mn1.5CrB鑄鋼進行不同工藝參數下的等溫淬火，以期為優(yōu)化熱處理工

2、藝提供理論依據。目前關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識。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化途徑，為貝氏體鋼的實際生產應用提供一定的理論依據。
　　本文對75Si2Mn1.5CrB鋼經過不同淬火工藝后獲得的微觀組織進行觀察及力學性能的研究。高碳高硅鑄鋼在較低溫度下等溫淬火可以發(fā)生貝氏體轉變，獲得亞納米級貝氏體。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、高強度及良好的韌性，然而很少關于低溫貝氏體研究的報告。因此，本研究對75Si2Mn1.5CrB鑄鋼進行不同等溫淬火工藝參數的熱處理，以期為優(yōu)化熱處理工藝提供理論依據。
　　實驗過程中，首先對實驗需要鋼的合金成分進行設計，為了滿足試驗在較低溫度下發(fā)生貝氏體轉變，且等溫淬火后材料的綜合機械性能較優(yōu)，設計出了ZG75Si2Mn1.5CrB鋼。首先通過相變點測定，測量出試樣的Ms溫度約為170℃，設計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時貝氏體針嚴重粗化;在透射電鏡下能夠更為清晰的觀察貝氏體鐵素體板條，以此推論貝氏體轉變的生長中發(fā)生了切變;XRD衍射試驗中能夠利用公式計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)生貝氏體轉變的速度加快。
　　在力學性能的試驗中，試樣等溫淬火后，整體試樣的強度和硬度較高，在等溫時間相同時，隨著保溫溫度的增加，試樣的強度和硬度均下降，等溫溫度為240℃時，隨著保溫時間的延長試樣的抗拉強度不斷下降，而其硬度整體表現(xiàn)為下降，但中間有小幅的上升。在干磨損實驗中淬火工藝為等溫溫度為260℃，