沉淀硬化不锈钢PH15—7Mo热处理工艺研究

摘要

本文综述了沉淀硬化不锈钢的特点、应用现状、热处理工艺及其发展方向；介绍了半奥氏体型沉淀硬化不锈钢PH15-7Mo的研究进展：通过光学显微镜、X-射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜的观察分析以及力学性能的测试,揭示了固溶处理、调整处理、冷处理、时效处理和合金元素对合金性能的影响。 半奥氏体沉淀硬化不锈钢PH15-7Mo在1000℃～1150℃温度范围内进行固溶处理后的显微组织主要由奥氏体和δ-铁素体组成,含有少量低碳板条马氏体。不同的固溶处理温度影响δ-铁素体的含量,温度越高则固溶处理后组织中δ-铁素体的含量也越高,1150℃固溶处理30min后水冷其δ-铁素体含量可以达到39％左右。在1000℃～1150℃温度范围内进行固溶处理后,此沉淀硬化不锈钢的硬度变化不大,高于1150℃固溶则由于δ-铁素体的急剧增加而导致钢的硬度下降。 沉淀硬化不锈钢PH15-7Mo在950℃高温调整处理后组织主要为奥氏体和δ-铁素体,含有少量板条马氏体,而750℃低温调整处理后的组织主要为马氏体和δ-铁素体,含有少量奥氏体。这主要是因为沉淀硬化不锈钢在调整处理时沿奥氏体和δ-铁素体晶界连续析出M23C6型碳化物。随着调整温度的降低,碳化物的析出量增加,使基体贫化,奥氏体的稳定性降低,从而导致钢的Ms点升高,组织中板条马氏体的含量随之增加,调整处理后进行冷处理则奥氏体转变为板条马氏体,调整温度越高则冷处理后奥氏体转变为马氏体的量也越大,从而钢的硬度也越高。950℃高温调整并冷处理后其硬度可以达到40HRC以上,而750℃调整处理后冷处理其硬度只有35.5HRC。这主要是高温调整处理形成的马氏体碳含量较高的原因。而通过最终的时效处理,在马氏体基体上沉淀析出金属间化合物NiAl和碳化物使钢的硬度进一步提高。高温调整处理并最终时效后其硬度可以达到50HRC的高值,因此高温调整可以使钢获得最好的力学性能。 当钢在470～630℃时效时形成了高密度细小的NiAl沉淀相,这些沉淀相呈球状并与马氏体保持良好的完全共格关系。随着时效温度的增加,沉淀相的尺寸变大而密度下降,而钢在高温(大于550℃)时效后强度明显下降,这主要因为大块碳化物的形成和逆奥氏体的出现。

目录

文摘

英文文摘

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声明

第一章绪论

1.1不锈钢的发展概述

1.2沉淀硬化不锈钢

1.2.1沉淀硬化不锈钢的化学组成

1.2.2沉淀硬化不锈钢的类型

1.2.3沉淀硬化不锈钢的热处理

1.2.4沉淀硬化不锈钢的耐腐蚀性能

1.3 PH15-7Mo钢中的沉淀析出相

1.3.1 Ni3Al金属间化合物

1.3.2 NiAl金属间化合物

1.4本课题的选题意义、研究目标及主要研究内容

1.4.1本课题的研究意义

1.4.2研究目标

1.4.3主要研究内容

第二章实验材料与方法

2.1实验路线

2.2 PH15-7Mo钢成分的确定

2.2.1弹簧钢种的选择

2.2.2弹簧钢丝化学成分的确定

2.3 PH15-7Mo钢的熔炼及热处理工艺

2.3.1冶炼工艺

2.3.2热加工工艺

2.3.3热处理工艺

2.4显微组织分析

2.4.1 XRD分析

2.4.2金相组织分析

2.4.3扫描电镜及X-射线能谱分析

2.4.4透射电镜分析

2.5力学性能测试

第三章PH15-7MO钢的显微组织表征

3.1 PH15-7Mo钢固溶组织的表征

3.1.1 PH15-7Mo钢固溶组织的XRD衍射分析

3.1.2 PH15-7Mo钢固溶处理的金相分析

3.1.3 PH15-7Mo钢固溶组织的扫描电镜分析

3.1.4 PH15-7Mo钢固溶组织的能谱分析

3.1.5 PH15-7Mo钢固溶组织的透射电子显微分析

3.2 PH15-7Mo钢调整组织的表征

3.2.1 PH15-7Mo钢调整组织XRD分析

3.2.2 PH15-7Mo钢调整组织金相分析

3.2.3 PH15-7Mo钢调整处理的扫描分析

3.2.4 PH15-7Mo钢调整组织的能谱分析

3.3 PH15-7Mo钢冷处理组织的表征

3.3.1 PH15-7Mo钢冷处理组织的XRD分析

3.3.2 PH15-7Mo钢冷处理组织金相分析

3.3.3 PH15-7Mo钢冷处理组织的扫描电镜分析

3.4 PH15-7Mo钢时效组织的表征

3.4.1 PH15-7Mo钢时效组织的XRD分析

3.4.2 PH15-7Mo钢时效组织的金相分析

3.4.3 PH15-7Mo钢时效组织的扫描电镜分析

3.4.4时效温度对PH15-7Mo钢显微组织的影响

3.5本章小节

第四章PH15-7MO钢的力学性能

4.1 PH15-7Mo钢固溶处理及固溶+深冷处理组织的硬度

4.2 PH15-7Mo钢调整组织的硬度

4.3 PH15-7Mo钢时效组织的硬度

4.3.1 PH15-7Mo钢时效硬度随时效温度的变化

4.3.2 PH15-7Mo钢硬度随时效时间的变化曲线

4.4本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢