旋压态T-250无钴马氏体时效钢的组织与性能研究

摘要

本文研究了热处理工艺对旋压态T-250无钴马氏体时效钢显微组织和力学性能的影响。用热膨胀仪测定了旋压态、固溶淬火态T-250无钴马氏体时效钢的α′→γ转化温度；在光学金相显微镜(OM)下，通过组织分析确定了该钢形变马氏体的再结晶温度；研究了固溶、时效工艺对T-250钢硬度、强度的影响；在透射电子显微镜(TEM)下，观察了不同热处理状态下T-250无钴钢的显微组织；探讨了α′→γ循环相变细化晶粒工艺在T-250钢中的应用。 实验结果表明，四道旋压T-250无钴马氏体时效钢，815℃固溶、淬火态的奥氏体逆转变点As为557℃，逆转变结束点Af为718℃。冷旋压成型会使其As点升高，Af点降低，逆变奥氏体的转变区间变窄。 四道旋压T-250无钴马氏体时效钢的变形马氏体基体在530℃开始发生再结晶，600℃保温60min后再结晶基本完成；一道旋压试样的变形量较小，使变形马氏体基体再结晶温度升高。当加热温度升高到815℃时，可以消除旋压产生的变形组织。 力学性能及硬度测试结果表明，三道旋压T-250无钴马氏体时效钢在815℃～920℃之间固溶淬火、510℃时效180min后，钢的抗拉强度随固溶温度的升高而逐渐降低，塑性逐渐升高。 三道旋压试样815℃固溶淬火试样，在450℃～600℃之间时效时，随着时效温度的升高，时效初期的硬化速率加快，峰值硬度下降。拉伸实验结果表明，510℃的时效时间由180min调整为60min，可以使强度有所提高，同时延伸率仍保持在5﹪以上。 TEM研究表明：T-250无钴钢具有超高强度是由于板条马氏体基体中弥散析出的强化相造成的；选区电子衍射分析表明强化相为六方结构的Ni<,3>Ti；高温过时效处理使合金的硬度、强度降低，这主要和残余奥氏体的出现及析出相的合并、球化、长大有关。 高温固溶淬火试样重新在较高温度固溶时，马氏体切变成的奥氏体会发生再结晶，实验结果表明高温逆变奥氏体的再结晶温度约为900℃。当重新固溶温度低于900℃时，水冷得到的马氏体形貌呈桁条状，当固溶温度超过900℃时，再结晶奥氏体淬火得到的马氏体形貌呈板块状。在930℃附近，利用α′→γ循环相变工艺可以使晶粒尺寸由800u m细化到10～20u m。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1无钴马氏体时效钢的研究现状

1.1.1无钴马氏体时效钢的发展历程

1.1.2无钴马氏体时效钢的合金化特点

1.1.3无钴马氏体时效钢的强韧化机理

1.1.4无钴马氏体时效钢的时效过程

1.1.5热处理对无钴马氏体时效钢力学性能的影响

1.2旋压工艺简介

1.2.1管材旋压工艺的发展历程

1.2.2热处理对旋压材料组织和性能的影响

1.3本文的主要工作

第二章实验材料及实验方法

2.1实验材料

2.2实验方法

2.2.1试样热处理

2.2.2光学金相组织观察

2.2.3相变点测定

2.2.4 TEM显微组织观察

2.2.5 X射线衍射分析

2.3力学性能测试

2.3.1硬度测试

2.3.2拉伸性能测试

第三章热处理温度对旋压态T-250钢晶粒大小与力学性能的影响

3.1相变点测定

3.1.1固溶淬火态T-250钢的相变点测定

3.1.2旋压态T-250钢的相变点测定

3.2旋压加工对试样组织的影响

3.2.1旋压前T-250钢的显微组织

3.2.2旋压后T-250钢的显微组织

3.3热处理温度对旋压试样显微组织和硬度的影响

3.3.1热处理温度对旋压试样组织的影响

3.3.2热处理温度对旋压态T-250钢硬度的影响

3.4固溶温度对旋压试样晶粒大小和拉伸性能的影响

3.4.1固溶温度对旋压试样晶粒大小的影响

3.4.2固溶温度对马氏体板条宽度的影响

3.4.3固溶温度对旋压试样硬度的影响

3.4.4固溶温度对时效态试样拉伸性能的影响

第四章时效工艺对T-250钢显微组织与力学性能的影响

4.1固溶淬火试样时效过程中的硬度变化

4.2时效工艺对固溶淬火试样显微组织的影响

4.3时效工艺对固溶淬火试样拉伸性能的影响

4.4旋压、固溶淬火试样时效后的组织与性能比较

第五章T-250钢的α’(←→) γ循环相变细化晶粒工艺研究

5.1 α’(←→) γ循环相变细化晶粒工艺的工艺流程

5.2 T-250钢的晶粒细化研究

5.2.1高温逆变奥氏体再结晶温度的确定

5.2.2 α’(←→) γ循环相变细化晶粒工艺研究

5.3逆变奥氏体再结晶前后的组织变化

结论

参考文献

在学期间发表的与学位论文有关的学术论文

致谢

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