热作模具钢在回火及低周疲劳过程中的组织演变

摘要

该文以55NiCrMoV7钢为研究对象,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和图像分析技术,系统地研究了55NiCrMoV7钢在100~700℃回火及在20~600℃之间低周疲劳过程中的组织演变规律,发展了钢的组织图像定量分析的方法及相应的试样制备技术.研究主要结论如下:(1)钢的回火组织因温度和时间不同,呈现为回火板条马氏体、回火屈氏体、回火索氏体和回火珠光体组织.图像分析结果揭示随温度和时间增大,渗碳体的圆整度减小,由层片、条状向颗粒状转变,且渗碳体尺寸减小,当回火温度达到600℃后,碳化物开始聚集长大粗化.(2)钢的M(211)半高宽随时间和温度增加而减小,随回火硬度增加而线性增大,是描述回火组织演变的一个特征微观参数.(3)首次提出回火钢的M(211)峰物理半高宽-时间-温度动力学关系式B=B<,0>exp(-(Dt)<'m>),其中D=D<,0>exp(-Q/RT),该关系式能够很好地定量预测回火过程中M(211)峰物理半高宽的演变规律,并为建立宏观-细观-微观跨尺度的考虑材料微观组织变化的复杂力学行为模型奠定了科学基础.(4)低周疲劳过程中钢的M(211)峰半高宽也减小,其减小的幅度与疲劳温度和其初始硬度线性相关.(5)当疲劳温度低于回火温度时,由机械因素引起的试样的M(211)峰半高宽的变化幅度占很大比重,而由热因素引起的变化很小.当疲劳温度高于回火温度时,由机械因素引起的M(211)峰半高宽的变化幅度随疲劳温度的升高大幅下降,而由时效引起的变化幅度则大幅增加,成为主要因素,并且进一步加剧钢的循环软化.

目录

文摘

英文文摘

第一章综述

1.1热作模具钢简介

1.2疲劳

1.3低周疲劳

1.3.1基本概念与迟滞回线

1.3.2低周疲劳寿命预测模型

1.3.3循环软化与循环硬化

1.3.4低周疲劳特征与试验方法

1.4钢的回火组织

1.5钢的回火过程模型

1.6课题的提出

第2章研究方法

2.1研究试样条件

2.1.1实验材料

2.1.2热处理试验

2.1.3疲劳试验

2.1.4等效回火试验

2.1.5硬度测定实验方法

2.2 X射线衍射(XRD)实验与分析方法

2.2.1试样准备

2.2.2 XRD实验方法

2.2.3 XRD谱线分析方法

2.2.4线形宽化与半高宽

2.3扫描电镜(SEM)观察及图像分析

2.3.1图像分析原理

2.3.2碳化物图像分析方法与步骤

2.3.3数据统计分析

第3章回火过程中的组织和硬度演变

3.1钢的回火硬度

3.1.1实验结果

3.1.2 55NiCrMoV7钢的回火动力学模型

3.2回火组织SEM观察与图像分析

3.2.1回火组织SEM观察

3.2.2回火碳化物的图像分析

3.3回火组织的碳化物研究

3.3.1回火组织的XRD物相分析

3.3.2回火组织中M(211)峰半高宽随回火温度、时间的变化

总结本章研究，可得主要结论

第4章低周疲劳行为与组织

4.1 55NiCrMoV7钢的低周疲劳行为

4.1.1等温低周疲劳行为

4.1.2热机械疲劳行为

4.2疲劳组织的SEM观察与XRD分析

4.3疲劳、时效交互作用

总结本章研究，可得如下主要结论

第5章结论

攻读学位期间公开发表的论文

致谢

参考文献