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淬火—分配处理60Si2Mn钢的热稳定性与微观组织均匀性研究

王冲  
【摘要】:淬火-分配工艺是2003年由Speer等提出的钢的热处理工艺,该工艺能获得马氏体+残余奥氏体复相组织,从而在提高钢的强度的同时保持良好的塑性(韧性)。根据淬火-分配工艺对材料的要求,本文选用商品60Si2Mn钢作为试验材料,利用空气电阻炉-等温油浴-空气电阻炉作为热处理设备,探索淬火-分配工艺在非TRIP钢中的应用。对试验材料进行淬火-分配处理后再进行深冷处理,研究组织中残余奥氏体的热稳定性。试样采用大尺寸(φ10×20的圆柱),利用透射电子显微镜(TEM),场发射扫描电镜(FE-SEM), X射线衍射仪(XRD),金相显微镜结合显微硬度计进行组织表征并研究其组织均匀性,以期使淬火-分配工艺在结构件中获得应用。 结果表明,对于60Si2Mn钢,利用空气电阻炉-等温油浴-空气电阻炉系列设备可实现淬火-分配工艺,获得预期组织。经多次试验得到较理想的热处理工艺参数为880℃奥氏体化5min,220℃淬火10s,400℃分配处理30s,利用该参数得到钢中残余奥氏体含量最高为13.7%(体积分数)。 淬火-分配处理后60Si2Mn钢中的组织为马氏体+残余奥氏体,部分马氏体具有回火特征。圆柱试样横截面,自圆心至边缘扫描电镜照片显示微观组织变化不大,显微硬度也仅有微量降低,表明大试样经淬火-分配处理后组织均匀。 淬火-分配处理后利用酒精-液氮混合溶液在-30℃~-196℃进行不同时间深冷,然后用XRD测残余奥氏体含量并进行硬度测量。结果显示经-30℃分别保温60s和300s,-50℃分别保温60s和300s后,残余奥氏体分别为13.0%,10.9%,9.2%和8.3%;-80℃和液氮中深冷处理后XRD结果中残余奥氏体量太少无法测出,但属于面心里方铁的(111)γ和(200)γ晶面衍射峰仍较明显。表明淬火-分配处理后60Si2Mn钢中残余奥氏体热稳定性良好,可应用于-80℃以上的低温环境。


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