低温处理对贝氏体钢组织及性能的影响

摘要

主要研究了低温处理对Mn系贝氏体实验钢组织及性能的影响。通过对经低温处理的贝氏体实验钢力学性能及微观组织表征分析等工作，揭示了低温处理对贝氏体实验钢的组织及性能影响规律。同时，进行了相关作用机理的探讨，以探究低温处理对贝氏体钢性能影响的内在原因。
　　研究结果表明，低温处理工艺能对贝氏体实验钢的性能产生一定优化效果，尤其低温处理对等温淬火工艺的性能影响效果较为显著。相比传统等温淬火-回火(Austempering-Tempering，AT)工艺，等温淬火-低温处理-回火(Austempering-Cryogenic-Tempering，ACT)工艺处理后，强度和硬度明显提升，且韧塑性基本维持同一水平。相应地，ACT处理后样品的耐磨损性能大幅度改善。其性能的影响结果可能主要与残余奥氏体的转变和碳化物的析出有关。在-196℃进行低温处理相对-80℃低温处理更能有效地减少贝氏体实验钢组织中的残余奥氏体含量，强度和硬度性能改善效果也更为显著。低温处理保温12h至24h能够获得较良好的综合性能改善效果。低温处理工艺中的回火参数对最终性能也具有一定影响。
　　低温处理对贝氏体钢中残余奥氏体具有重要的影响效果。低温处理能够消除部分不稳定的块状残余奥氏体，起到调控组织中残余奥氏体含量的作用，同时提高残奥的平均碳含量起到稳定残奥的作用。经过低温处理后的回火过程可促进细小碳化物的析出。在低温处理后回火态样品的马/奥岛(Martensite/Austenite island，M/A island)上存在较多的细小碳化物析出。
　　通过本论文对Mn系贝氏体实验钢的低温处理研究工作，有助于通过低温处理工艺进行贝氏体钢组织的调控，有利于进一步优化贝氏体钢，尤其是大厚件的力学性能与耐磨损性能，有利于扩大Mn系贝氏体钢的应用。

目录

声明

致谢

摘要

序言

1．1研究背景与意义

1．2贝氏体钢概述

1．2．1贝氏体钢的简介

1．2．2贝氏体钢的组织对性能的影响

1．2．3合金元素对贝氏体钢性能的影响

1．3低温处理概述

1．3．1低温处理简介

1．3．2钢铁材料低温处理主要机理

1．4研究内容及目的

1．4．1主要研究内容

1．4．2主要目的

2．1实验材料

2．2实验研究思路

2．3性能测试

2．3．1常规力学性能实验

2．3．2摩擦磨损实验

2．4微观分析及方法

2．4．1光学显微镜及扫描电子显微镜观察

2．4．2透射电镜显微组织观察

2．4．3 X射线衍射分析技术

2．4．4电子背散射衍射分析

3低温处理工艺对贝氏体钢的性能影响

3．1低温处理对贝氏体钢性能影响工艺路线

3．2常规力学性能对比分析

3．3微观形貌分析与讨论

3．3．1显微组织观察与分析

3．3．2冲击断口形貌对比分析

3．4磨损实验分析与研究

3．5本章小结

4低温处理工艺参数对贝氏体钢的性能影响

4．1低温处理工艺参数研究意义

4．2低温处理工艺参数研究工艺路线

4．3低温处理工艺保温阶段参数影响分析

4．3．1常规力学性能对比分析

4．3．2不同低温处理工艺对组织影响分析

4．4低温处理工艺回火阶段参数影响分析

4．4．1常规力学性能对比分析

4．4．2不同回火工艺对组织影响分析

4．5本章小结

5 贝氏体钢低温处理作用机理研究

5．1低温处理对贝氏体钢中残余奥氏体影响研究

5．1．1低温处理对不同类型残余奥氏体影响研究

5．1．2低温处理对残余奥氏体稳定性影响研究

5．2贝氏体钢低温处理中碳化物析出行为研究

5．2．1回火曲线分析

5．2．2细小碳化物的微观表征

5．3本章小结

6全文结论与展望

参考文献

索引

作者简历及攻读硕士／博士学位期间取得的研究成果

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