DT300高强度钢粉末冶金法制备工艺研究

摘要

DT300钢是我国自行研制的一种高强度高韧性的低合金超高强度钢．具有高达1800 MPa的抗拉强度及100 MPa?m1/2以上的断裂韧性。由于该种钢的高强度高硬度，出厂时一般采用软化退化降低其硬度以利于机械加工。但是 DT300钢目前多用于军工上制造薄壁和精密零件，出于减轻重量的同时又要保证强度硬度的需求，传统铸造后机加工困难，并且无法同时满足加工质量和加工效率。随着合金化程度的提高，偏析、缩松、缩孔等铸造缺陷难以彻底消除，限制了产品的最终性能。这就阻碍了DT300钢的推广应用。
　　粉末冶金技术具有能耗低、材料利用率高以及低成本等特点，可以实现净成型，大幅降低了加工难度，粉末合金组织细小均匀，综合性能好，因此成为新材料研发的重要方法。本文通过致密度分析、金相分析、断口分析、XRD分析、SEM分析等方法，对冷等静压（CIP）+真空烧结法制备（简称 CIP法）和热等静压法制备（简称 HIP法）进行研究。粉体制备采用元素混合法和真空气雾化法两种方法。真空气雾化法制备的粉体过筛后得到106μm、48μm、25μm三种粒度的球形粉体。将制备所得的四种粉体采用 CIP法分六种烧结温度进行烧结对比分析，将48μm和25μm的粉体采用HIP法分两种烧结温度进行烧结对比分析。将两种制备工艺获得的最好的两种试样经920℃×1 h油淬+300℃×2 h回火热处理后与铸造法进行对比分析。
　　结果表明：25μm粉体采用 CIP法经1250℃烧结后致密度达到94.8％，48μm粉体采用CIP法经1300℃烧结后致密度达到87.3%，48μm、25μm粉体采用 HIP法经1160℃+100MP烧结后致密度达到99.3%、99.7%，接近全致密。采用25μm的粉体经热等静压制备的DT300钢经热处理后其抗拉强度最高达到1870MPa，冲击韧度108 J·cm-2，硬度66HRC，断裂韧性114 MPa?m1/2。采用48μm的粉体经热等静压制备的DT300钢经热处理后其抗拉强度最高达到1850MPa，冲击韧度104 J·cm-2，硬度65HRC，断裂韧性110MPa?m1/2。热处理后均获得组织细小的板条状马氏体，CIP法性能与铸造法持平，HIP法性能与铸造法相比提升20%。
　　综合考虑组织性能、操作可行性、经济性等客观因素，真空气雾化法制得的48μm粉体采用HIP法经1160℃+100MP烧结为最佳制备工艺。此种制备工艺简单可行，具有现实应用价值。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 本研究的实际应用价值及理论意义

1.2 国内外研究现状

1.3 粉末冶金工艺

1.4 铁基材料压坯在烧结过程中的变化

1.5 本文研究的主要内容

第2章 试验方法

2.1 试验工艺流程

2.2 试验原料及设备

2.3 坯料的压制与烧结

2.4 分析手段及方法

第3章 粉体物理特性和组织结构对制备工艺的影响

3.1 引言

3.2 粉体的物理特性

3.3 粉体形貌对松装密度和制备工艺的影响

3.4 粘结剂添加量对其组织性能的影响

3.5 粉体形貌对组织性能的影响

3.6 结论

第4章 烧结工艺对组织性能的影响的研究

4.1 引言

4.2 真空烧结温度对组织性能的影响

4.3 热等静压烧结工艺对组织性能的影响

4.4 结论

第5章 粉末冶金法与铸造法组织性能对比

5.1 引言

5.2 不同制备工艺微观组织分析

5.3 制备工艺对力学性能的影响

5.4 不同制备工艺断口形貌

5.5 结论

第6章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果