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热处理工艺对中高碳低温贝氏体钢组织和性能的影响

吴亚杰  
【摘要】:低温贝氏体钢组织由纳米尺寸的贝氏体铁素体板条和薄膜状残余奥氏体,以及微纳结构的块状残留奥氏体组成,具有超高强度和较好塑韧性能。本文以0.79C低温贝氏体钢为主线,利用扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射技术(EBSD)、X射线衍射仪(XRD)等实验手段,对比分析了一步贝氏体等温转变工艺、两步贝氏体等温转变工艺及淬火-分配-贝氏体工艺(QPB)对贝氏体相变和组织性能的影响。并通过对比0.55C和0.79C贝氏体钢,研究不同贝氏体钢的耐冲蚀磨损性能。利用双单元电化学工作站等设备检测0.79C贝氏体钢不同微观组织的氢渗透曲线,研究组织结构对氢扩散系数的影响。通过实验研究与分析得到以下结论:1、经过不同温度和时间的贝氏体等温转变,0.79C钢获得不同组织尺寸和性能的低温贝氏体组织。300℃12 h贝氏体抗拉强度为1525 MPa,延伸率15.1%。200℃15 d贝氏体的抗拉强度达到1928 MPa。2、两步贝氏体工艺和QPB工艺可以有效缩短热处理等温时间,获得转变充分的、性能较好组织。抗拉强度分布达到2040 MPa和1894 MPa,延伸率均为12.5%。3、与0.79C钢相比,0.55C钢两步贝氏体强度韧性较低,面缩率高。中高碳低温贝氏体钢在不同角度冲蚀磨损中,因不同的机制,表现出不同耐磨损性能。高韧性贝氏体在小角度冲蚀中磨损率低,高硬度贝氏体在大角度冲蚀中磨损率低。4、不同微观组织经过一次氢渗透后,因不可逆氢陷阱被填充和氢原子通道的增多,二次氢渗透速度均升高,但最大电流低于初次氢渗透。工业纯铁和压轧10%纯铁的初次氢扩散系数分别为1.79和1.54×10~(-6) cm~2/s。0.79C贝氏体钢的不同微观组织氢扩散系数差异明显,珠光体、200℃和250℃贝氏体的氢扩散系数分别为9.36、1.66、1.09×10~(-8) cm~2/s。


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