钢中束状贝氏体组织的结构特点与力学性能的研究

摘要

本文采用XRD物相分析，光学显微组织与TEM精细组织观察，洛氏硬度、显微硬度、冲击韧性和拉伸强度测试等实验方法，研究了Fe-0.05C-0.90Si-0.25Mo-1.70Mn-0.35Ni(超低碳钢)、Fe-0.80C-1.32Si-1.06Cr-0.45Mn(高碳钢)和Fe-1.52C-1.97Cr-0.76Si-0.73Mn-0.09Mo（超高碳钢）三种含碳量不同的实验钢在不同温度奥氏体化条件下中温相变产物的显微组织形态和力学性能特点，以获得有关束状贝氏体组织形成普遍性的新认识，为束状贝氏体组织在工程领域的应用提供理论依据。
　　显微组织形态分析发现，三种实验钢中均能形成由接近平行排列并以奥氏体相间隔的铁素体条构成的束状贝氏体组织。对于不含Nb、Ti元素的超低碳钢，在没有经历高温塑性变形状态下，于远高于Ac3温度奥氏体化条件后中温相变形成束状贝氏体组织;高碳钢中形成束状贝氏体组织的奥氏体化温度远高于Accm;而对于超高碳钢，在接近Accm温度处奥氏体化可以形成束状贝氏体组织。
　　精细组织结构研究发现，三种实验钢中形成的束状贝氏体组织的精细结构存在差异。随着含碳量的增加，贝氏体铁素体条逐渐变细，超高碳钢中可以形成宽度约几十纳米的贝氏体铁素体条;超低碳和超高碳实验钢中贝氏体铁素体条是由连续的条状结构构成，而高碳钢的贝氏体铁素体条是由亚单元组成，形成的亚单元宽度约为100 nm。
　　研究束状贝氏体组织对实验用钢力学性能影响发现，束状贝氏体组织对实验钢的力学性能起到重要影响作用。随着束状贝氏体含量的增高，实验钢的拉伸强度与冲击韧性也随着升高。对于韧性较低的高碳与超高碳实验钢，呈现纳米级别的束状贝氏体组织的存在显著提高了其韧性，使其力学性能更加优异。
　　对三种碳含量不同的实验钢在不同温度奥氏体化后的中温相变产物组织结构特征的研究结果表明，束状贝氏体组织在钢中具有一定普遍性。

目录

声明

摘要

前言

第一章 绪论

1．1 贝氏体钢的发展

1．1．1 Mo-B系、Si-Mn-Mo系、Mn-B系贝氏体钢

1．1．2 准贝氏体钢

1．1．3 超低碳贝氏体钢

1．1．4 超细组织空冷贝氏体钢

1．2 贝氏体钢中合金元素的作用

1．2．1 C元素的作用

1．2．2 Si元素的作用

1．2．3 Mn元素的作用

1．2．4 Cr元素的作用

1．2．5 Mo元素的作用

1．3 贝氏体的组织形态

1．3．1 上贝氏体

1．3．2 下贝氏体

1．3．3 粒状贝氏体

1．3．4 无碳贝氏体

1．3．5 束状贝氏体

1．4 本课题的研究目的和研究内容

第二章 实验过程

2．1 实验技术路线

2．2 实验用钢的选择与制备

2．2．1 超低碳实验用钢的成分设计

2．2．2 高碳实验用钢的选择

2．2．3 超高碳实验用钢的成分设计

2．2．4 实验用钢的熔炼

2．3 相变点测定

2．4 热处理工艺

2．4．1 退火处理

2．4．2 中温等温淬火处理

2．5 组织结构分析

2．5．1 物相分析

2．5．2 显微组织观察

2．5．3 精细结构观察

2．6 硬度测试

2．7 拉伸强度测试

2．8 冲击韧性测试

第三章 实验钢热处理试样的显微组织形态

3．1 超低碳钢的显微组织形态

3．1．1 退火组织分析

3．1．2 不同温度奥氏体化后中温等温试样的物相分析

3．1．3 不同温度奥氏体化中温等温试样的金相组织分析

3．2 高碳钢的显微组织形态观察

3．2．1 退火试样的组织分析

3．2．2 不同温度奥氏体化后中温等温试样的物相分析

3．2．3 不同温度奥氏体化后中温等温试样的金相组织分析

3．3 超高碳钢的显微组织形态观察

3．3．1 退火试样的组织分析

3．3．2 不同温度奥氏体化后中温等温试样的物相分析

3．3．3 不同温度奥氏体化后中温等温试样的金相组织分析

3．4 束状贝氏体组织的精细结构

3．4．1 超低碳钢中束状贝氏体的精细结构

3．4．2 高碳钢中束状贝氏体的精细结构

3．4．3 超高碳钢中束状贝氏体的精细结构

第四章 实验钢的力学性能分析

4．1 硬度分析

4．1．1 超低碳钢试样的硬度分析

4．1．2 高碳钢试样的硬度分析

4．1．3 超高碳钢试样的硬度分析

4．2 拉伸强度分析

4．2．1 超低碳钢的拉伸强度分析

4．2．2 高碳钢的拉伸强度分析

4．2．3 超高碳钢的拉伸强度分析

4．3 冲击韧性分析

4．3．1 超低碳钢的冲击韧性分析

4．3．2 高碳钢的冲击韧性分析

4．3．3 超高碳钢的冲击韧性分析

结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢