循环淬火和分级淬火对超高强度合金钢组织和性能的影响

摘要

超高强度钢由于具有超高强度和超高韧性的特点,广泛地用于制造火箭发动机壳体、飞机起落架和防弹钢板等。但是正在不断扩大的应用范围,对超高强度钢的性能又提出了更高的要求,目前的制备工艺和强度已经不能完全满足某些特殊装备的需要。论文主要从改进热处理工艺入手,首先通过热膨胀仪确定了实验用超高强度合金钢的奥氏体化温度范围,然后通过光学显微镜、扫描电镜、万能材料拉伸实验机和洛氏硬度计等分析测试手段研究了循环淬火和分级淬火工艺对合金钢组织和力学性能的影响规律与机理。
　　研究结果表明:合金钢的奥氏体化温度为Ac1=698℃,Ac3=790℃。合金钢试样在860℃保温30min后发生完全奥氏体化,淬火后晶粒度为8级,HRC达62。一次循环淬火加热温度在700℃~860℃之间时,相同保温时间内,随着温度的升高,合金钢油淬后组织中马氏体量逐渐增加。当加热温度在880℃~920℃之间时,随着加热温度的升高,油淬后组织中马氏体逐渐变得粗大,残留的过冷奥氏体量逐渐增多。而在相同加热温度下,延长保温时间或相同保温时间内提高加热温度都会增加晶粒尺寸。一次循环淬火时加热温度为860℃时,保温时间2.5min或者3min,加热温度为880℃时,保温时间为2min或者2.5min时,合金钢组织中马氏体针更加细小,晶粒得到一定程度的细化,但是大小并不十分均匀,此时合金钢的硬度较高。
　　二次循环淬火时,随着加热温度的升高,到达奥氏体化所需时间减少。同一加热温度下,随着保温时间的延长,合金钢的晶粒平均尺寸不断增大。综合考虑合金钢的晶粒度及硬度变化情况,选出了四种循环淬火工艺对合金钢进行淬火处理,通过组织分析和力学性能测试,优化出了最优循环淬火工艺为:860℃保温30min油淬+860℃保温2.5min油淬+860℃保温4min油淬,经该种工艺处理后合金钢的晶粒大小均匀,晶粒度为12级,硬度HRC63,170℃回火后抗拉强度达2060MPa;冲击韧性为15J/cm2左右。
　　将合金钢在450℃及以上温度分级淬火后,组织全部为马氏体;而在低于425℃分级淬火后,组织中出现粒状贝氏体,并且保温时间相同时,分级淬火温度越低,粒状贝氏体的体积分数越大,合金钢的硬度越低。粒状贝氏体的出现对合金钢的强度具有非常不利的影响,因此将分级淬火的保温温度控制在450℃时,既能够保证合金钢的力学性能,又能最大限度的减小工件的开裂倾向。

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第1章 绪论

1.1 论文的选题意义

1.2 国内外超高强度钢的发展现状

1.3 钢铁材料的强化方式

1.4 晶粒细化技术研究进展

1.5 分级淬火技术研究进展

1.6 论文的主要研究内容

第2章 实验用材料与研究方法

2.1 实验用原材料

2.2 实验方案及研究方法

2.3 本章小结

第3章 超高强度合金钢淬火加热工艺参数的确定

3.1 合金钢奥氏体化温度的确定

3.2 一次淬火工艺的确定

3.3 本章小结

第4章 循环淬火对超高强度合金钢组织与性能的影响

4.2 二次循环淬火对超高强度钢组织、晶粒度和硬度的影响

4.3 回火后超高强度钢的组织和力学性能

4.4 本章小结

第5章 分级淬火对超高强度合金钢组织和硬度的影响

5.1 保温温度对超高强度钢组织和硬度的影响

5.2 保温时间对超高强度钢组织和硬度的影响

5.3 本章小结

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢