微纳尺度孪晶对51CrV4弹簧钢力学性能的影响

摘要

本文选取51CrV4弹簧钢作为实验材料，采用 DIL805A/D热模拟试验机对51CrV4弹簧钢进行快速加热循环淬火热处理，同时利用OM、SEM和TEM对不同循环淬火次数的显微组织进行表征，研究了在高层错能51CrV4弹簧钢中制备微纳尺度孪晶的具体步骤和工艺。测定了不同热处理状态的力学性能和微观结构及其组织参量，较为系统的分析了51CrV4弹簧钢中的第二相碳化物颗粒、晶粒尺寸超细化和微纳尺度孪晶的演变过程对其力学性能的影响，得到以下主要结果：
　　(1)51CrV4弹簧钢在1000℃/s的加热速率，820℃奥氏体化，300℃/s的冷却速率冷却的工艺参数下，单次淬火最佳细化晶粒的保温时间为2s。当以此工艺参数对51CrV4弹簧钢进行循环淬火热处理，细化其原奥氏体晶粒尺寸时，循环淬火至6次的试样细化效果最佳，此时的平均晶粒尺寸为1.76μm。
　　(2)1次淬火、循环3次淬火和循环6次淬火的孪晶片层厚度分别为17.41nm、15.27nm和11.71nm；孪晶片层长度分别为202.49nm、196.75nm和148.61nm。微纳尺度孪晶含量分别为3.59%、4.01%和6.78%。在循环淬火的过程中，51CrV4弹簧钢组织中稳定性差的碳化物的细化、熔解，稳定性高的碳化物的存在和晶粒尺寸的细化，都促进51CrV4弹簧钢淬火形成孪晶。
　　(3)循环淬火6次的试样，第二相碳化物颗粒贡献强度增量的百分比为-11.03%，细晶强化贡献强度增量的百分比为42.92%，微纳尺度孪晶强化贡献强度增量的百分比为68.11%。可见，微纳尺度孪晶含量的增加和尺寸的细化对强度的贡献最大。此时，实验钢的最高屈服强度抗拉强度分别为1792.93MPa和2036.2MPa，最大断面收缩率为44.0%，具有优异的强塑性配合。

目录

1.1课题研究研究的背景及意义

1.2弹簧钢的分类、应用现状、主要强化方式及发展趋势

1.3微纳尺度孪晶的研究现状

1.4本文主要的研究目标、研究内容与研究路线

第二章 实验材料及方法

2.1实验材料

2.2实验方法

3.1前言

3.2 超细化晶粒的热处理工艺

3.3弹簧钢中微纳尺度孪晶的形成

3.4本章小结

4.1前言

4.2弹簧钢晶粒尺寸超细化和均匀化

4.3弹簧钢中碳化物细化、溶解规律

4.4微纳尺度孪晶片层厚度和片层长度变化规律

4.5本章小结

5.1前言

5.2碳化物的细化、溶解对微纳尺度孪晶含量的影响

5.3第二相弥散强化对微纳尺度孪晶含量的影响

5.4晶粒尺寸超细化对微纳尺度孪晶含量的影响

5.5本章小结

6.1前言

6.2微观组织对显微硬度的影响

6.3微观组织对强度的影响

6.4微观组织演变对拉伸塑性的影响

6.5微观组织演变对冲击韧性的影响

6.6本章小结

第七章 主要结论

参考文献

致谢

发表论文及参加科研情况

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