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中碳马氏体组织温压缩的流变应力及微观组织与力学性能

周继锋  
【摘要】:本文利用Gleeble 3500热力模拟试验机,对中碳钢的马氏体(M)组织、铁素体+珠光体(F+P)组织和球化组织(S)的温变形进行了模拟实验研究,表明随变形温度提高,M组织的流变应力与F+P组织和球化组织的接近,甚至可低于F+P组织。说明M温轧与近年来流行的F轧制具有同样应用的可行性。并且M温轧后的组织更细小,力学性能更好,因此研究M温轧既具有学术价值,更具有重要的工程意义。 温压缩实验测定的流变应力表明,在350~700℃压缩,应变速率越低,M组织的流变应力越低,低于临界应变速率,高于临界温度或临界应变,M组织的流变应力低于F+P组织,但略高于球化组织。M组织的加工软化率和应变速率敏感性指数都大于F+P和球化组织。 导致M组织温变形流变应力上述特点的机制是M组织位错密度和界面密度都远高于退火组织,处于很高的能量状态,在温变形时,除降低动态回复和动态再结晶温度,加速此类软化过程外,晶界滑动和位错扩散性蠕变等其他加工软化作用比退火组织的更显著。 TEM定量观测表明,M在550~700℃压缩50%后,F动态再结晶晶粒尺寸约为0.56~1.73μm,相应的碳化物平均尺寸约为32~60 nm。而F+P组织在600℃压缩发生部分动态再结晶,650-700℃发生完全动态再结晶,700℃压缩F晶粒尺寸约为2.60μm,600~700℃压缩,碳化物尺寸为160~210 nm。 室温单轴拉伸实验结果表明,M温压缩后的屈服强度比F+P温压缩的高3.92~27.80%,比球化组织的高22.68~54.62%,而延伸率略高或相等。M温变形后组织的力学性能高于退火变形组织的原因是晶粒的细化和纳米碳化物的均匀分布。


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