23MnNiCrMo54钢的贝氏体转变及球化退火后的组织性能研究

摘要

23MnNiCrMo54钢（以下简称54钢）因综合力学性能优良而被广泛应用于采煤设备及运输机械等设备上的传动链。然而实际生产过程中，54钢存在碳化物球化效果差、生产周期长等技术问题，大大制约了国内大规格链条钢的生产及应用。本文着重研究了Φ26mm规格的热轧态54钢钢棒的贝氏体转变行为以及在不同球化退火工艺下的组织演变特性及力学性能，为实现大规格链条钢的稳定生产提供理论及技术支持。
　　本文采用热膨胀法、OM、SEM等方法研究了54钢相转变特性、贝氏体等温转变动力学行为，分析了不同球化退火工艺下碳化物的球化效果及其对54钢最终力学性能的影响规律。取得如下主要研究结果：
　　Φ26mm规格热轧态54钢的组织以粒状贝氏体为主，存在明显的偏析带，且其上主要聚集着粒状贝氏体及马氏体。该钢的相转变点温度Ac1、Ac3及Ms分别为：715℃，807℃，370℃。
　　在400~500℃间进行贝氏体等温转变时，随着等温温度升高，贝氏体转变量减少。在400℃等温时，贝氏体转变量最大。
　　系统分析了亚温球化退火温度及时间对54钢组织的影响。54钢在不同温度（660~690℃）退火5 h后，发现退火温度较低（660℃）时，组织中存在未完全分解的M-A岛状组织。在较高温度（680℃及690℃）退火时，偏析带处均出现了粗大条状的碳化物。退火温度为670℃时，碳化物球化效果最好。54钢在670℃球化不同时间后，发现球化退火时间较短（2 h）时，M-A岛状组织分解不完全。随着退火时间的增加，尺寸小的碳化物部分溶解，尺寸大的碳化物不断聚集长大及球化。当退火时间为11 h，碳化物明显聚集长大。
　　研究了一种新型的两段式球化退火工艺（第二阶段退火工艺均为670℃×5 h），对比54钢在初始阶段退火温度为450~500℃及30 min时间条件下的组织，发现初始阶段温度为400℃时，碳化物呈球状均匀分布，有少量的短棒状碳化物存在，其碳化物球化效果最好。
　　对比分析了54钢经亚温球化退火处理及两段式球化退火预处理后的力学性能，结果表明：球化预处理工艺为400℃×30 min+670℃×5 h时，54钢屈服强度、抗拉强度、断面收缩率相比于其他球化热处理工艺，均达到最大值，分别为1149 MPa、1260 MPa、68.3％，其延伸率也达到较大值，为16.1%，冲击功达到139 J。球化预处理工艺对54钢的最终使用性能有着较大的影响，即碳化物球化越好，其最终使用的力学性能越好。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 选题背景

1.2 矿用链条钢概述

1.3 合金元素在链条钢中的作用

1.4 低碳钢球化退火工艺及机理

1.5 贝氏体及其共存组织的回火转变

1.6 本文主要研究目的及内容

第2章 试验材料与方法

2.1 试验材料

2.2 相变点测定及热分析

2.3 贝氏体等温转变动力学曲线的测定

2.4 球化退火工艺

2.5 显微组织观察

2.6 力学性能测试

2.7 本章小结

第3章 54钢热轧态组织及贝氏体等温转变动力学行为

3.1 54钢热轧态的显微组织特性

3.2 实测相变点

3.3 54钢的贝氏体等温转变动力学行为

3.4 本章小结

第4章 不同球化退火工艺下54钢中碳化物的球化行为

4.1 亚温球化退火工艺下54钢的显微组织

4.2 两段式球化退火工艺下54钢的显微组织

4.3 本章小结

第5章 不同球化退火预处理工艺对54钢力学性能的影响

5.1 亚温球化退火预处理工艺对54钢力学性能的影响

5.2 两段式球化退火预处理工艺对54钢力学性能的影响

5.3 碳化物球化效果对54钢最终力学性能的影响

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢