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《中南大学》 2010年
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低碳低合金渗碳钢的组织、性能与晶体学特征的研究

王申存  
【摘要】: 为了研究汽车齿轮和渗碳件在再制造修复处理时受热对其使用性能和寿命的影响,对低温回火的20MnCr5渗碳齿轮和20CrMnTi渗碳件试样分别在350℃保温20min一次、三次和五次进行热处理,以及分别在500℃保温20min一次、三次和五次处理。使用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和显微硬度计对各试样组织和性能进行表征与分析。使用电子背散射衍射技术(EBSD)研究了20MnCr5和20CrMnTi两种低碳低合金钢马氏体以及它们经过保温处理后的晶体学特征。得到了如下结果: (1)20MnCr5齿轮和20CrMnTi低温(180℃)回火渗碳件表层组织为残余奥氏体+片状马氏体。随着与表面距离的增加,残余奥氏体含量逐渐减少,马氏体过渡为片状和板条状的混合形态。在芯部,组织主要为板条状的马氏体。齿轮表层0.3~0.4mm处有硬度最大值(850HV),有效硬化层厚度约为1.4mm。20CrMnTi渗碳件表层0.2-0.3mm处有硬度最大值(720HV)。有效硬化层厚度约为1.2mm。 (2)经过350℃/20min和500℃/20min的保温处理后:表层残余奥氏体发生了分解,马氏体中过饱和碳的脱溶,碳化物析出;表层和芯部的硬度都有明显的下降,并且表层下降的程度要大于芯部。 (3)透射电镜对20MnCr5齿轮中碳化物的分析表明,原始齿轮中有χ-Fe5C2碳化物离散分布。350℃/20min处理三次后,有针状的碳化物形成。500℃/20min保温三次后,析出了θ-Fe3C,碳化物有着球化的趋势。 (4)建立了拟合马氏体{011}α极图的方法,通过对原始(低温回火)试样{011}α极图进行拟合发现,20MnCr5和20CrMnTi钢中马氏体与母相奥氏体之间的取向关系为K-S和N-W关系共存,主要为N-W关系。实际取向差分布特征与理论情况的差异也证明了这一点,使用应变补偿机理解释了这一差异。TEM对20MnCr5钢中马氏体分析表明,板条间有只形成与相邻的K-S关系板条和N-W关系板条(011)/54.7°板条界存在,这也证明了K-S和N-W关系的共存。 (5)20MnCr5齿轮试样经过350℃/20min和500℃/20min的保温处理后,使用EBSD分析表明:质量衬度图灰度逐渐降低,因此缺陷密度和畸变程度逐渐下降;相等面积区域中不同取向差的晶界长度逐渐减小,因此晶粒在保温后发生了长大。对20MnCr5和20CrMnTi各试样选定区域中回火马氏体与母相奥氏体的取向关系仍服从K-S关系和N-W关系的共存的特征,但是变体数有所减少。更高温度的保温处理使得回火马氏体的晶粒发生偏转,导致许多区域整体的取向关系难以满足K-S关系和N-W关系。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG142

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