高強(qiáng)度鋼“多層次”組織結(jié)構(gòu)對(duì)力學(xué)性能影響的研究.pdf

1、通過(guò)細(xì)化多層次組織是金屬材料強(qiáng)韌塑化及其提高疲勞性能的重要發(fā)展方向，對(duì)馬氏體鋼不同層次組織與強(qiáng)韌性關(guān)系的規(guī)律進(jìn)行了大量研究，但對(duì)馬氏體鋼的強(qiáng)韌性“有效控制單元”至今無(wú)定論，且多層次組織參量與不同韌性指標(biāo)耦合關(guān)系規(guī)律的研究未見(jiàn)報(bào)道。本文以20CrNi2Mo鋼為研究對(duì)象，通過(guò)不同淬火溫度和淬火速率等熱處理手段獲得不同層次尺寸條狀馬氏體組織，并通過(guò)OM、SEM、EBSD及TEM等技術(shù)定量表征各層次組織尺寸，研究了多層次組織結(jié)構(gòu)與馬氏體力學(xué)性能

2、的關(guān)系，探討條狀馬氏體鋼強(qiáng)韌性的“有效晶粒尺寸”，建立多層次組織結(jié)構(gòu)與韌性的關(guān)系模型。
　　20CrNi2Mo鋼經(jīng)淬火低溫回火后為條狀馬氏體組織，隨淬火溫度提高，原奧氏體晶粒尺寸、馬氏體束尺寸及馬氏體塊寬均增大，而馬氏體板條寬減小。20CrNi2Mo鋼的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、斷面收縮率及硬度隨淬火溫度提高均減小，而伸長(zhǎng)率、沖擊韌性和斷裂韌性均增大。隨淬火速率提高，除原奧氏體晶粒尺寸不受影響外，其他各層次組織均被細(xì)化。A組20CrNi

3、2Mo鋼的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷面收縮率、洛氏硬度及J1C隨淬火速率提高均增大，而伸長(zhǎng)率及沖擊韌性減?。挥捎趯\晶的形成，B組20CrNi2Mo鋼的抗拉強(qiáng)度和硬度均隨淬火速率增大而呈現(xiàn)先增后降趨勢(shì)，而伸長(zhǎng)率先降后增。
　　20CrNi2Mo鋼的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度與馬氏體束尺寸、馬氏體塊寬及馬氏體板條寬的-1/2次方之間均滿足Hall-Petch關(guān)系。馬氏體塊寬為板條馬氏體強(qiáng)度的“有效控制單元”。在不同淬火溫度下，其沖擊韌性和斷裂韌性

4、與馬氏體板條寬的-1/2次方滿足Hall-Petch關(guān)系，即馬氏體板條尺寸為沖擊韌性和斷裂韌性的“有效控制單元”；在不同淬火速率下，其斷裂韌性與馬氏體板條寬的-1/2次方滿足Hall-Petch關(guān)系，即馬氏體板條寬為斷裂韌性的“有效控制單元”。
　　初步建立多層次組織與馬氏體鋼韌性的關(guān)系模型，即Di=di/nδ。經(jīng)計(jì)算得：原奧氏體晶粒尺寸約為n?的1/3，且dr/n?(A4)﹥1,而馬氏體束尺寸、馬氏體塊寬及馬氏體板條寬與n?的比