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超细晶粒铁素体/渗碳体钢的强韧化研究

黄晓芳  
【摘要】:晶粒细化是是当今的一个研究热点,超细晶粒钢具有高的强度以及低的韧脆转变温度。碳锰钢中没有普通合金钢中昂贵的合金元素,并且废旧的材料便于回收,是一种“绿色环保”的材料,经过晶粒细化技术处理后获得的超细晶粒碳锰钢具有很好的工业应用前景。 本论文对超细晶粒碳锰钢的轧制态试样和退火态试样的显微组织、拉伸性能、冲击性能以及冲击断口形貌特征进行分析和研究。夏比冲击试验在373K到4.2K的温度区间进行,拉伸试验在323K到77K的温度区间进行,断口形貌和组织特征采用扫描电镜和电子背散射衍射进行观察分析。得出如下实验结果: 1.轧制态显微组织由超细晶粒铁素体基体和纳米尺寸的渗碳体颗粒所组成,铁素体晶粒的平均尺寸在一到几个微米之间,渗碳体颗粒的直径不到100nm,并且呈现出局部密集分布的状态。 2.退火态显微组织中的铁素体晶粒尺寸呈现双峰分布,由大晶粒区域和小晶粒区域组成。随着退火时间的延长,大晶粒区域中的铁素体晶粒平均尺寸变化明显,从1μm增大到了5.5μm;小晶粒区域的铁素体晶粒尺寸则基本没有太大的变化,仅从0.5μm变化到了0.7μm,并且小晶粒区域所占的面积分数逐渐的减少,达到600min时,所占比例几乎为零。 3.轧制态和退火态试样具有相似的工程应力-应变曲线。轧制态的下屈服应力比所有退火态的都高,但是其均匀伸长率和总伸长率则比所有的退火态都低。对于退火态的显微组织,随着退火时间的延长,下屈服应力逐渐降低。 4.轧制态和退火态试样具有相似的夏比冲击能转变曲线,轧制态的上平台能(大约220J)低于退火态的(大约250J以上),但是其下平台能(大约25J)却明显高于退火态的(几乎为零)。轧制态的冲击能转变温度大约为150K,低于退火态冲击能转变温度210K。 5.退火态的韧脆转变温度低于其冲击能转变温度,随着退火时间的延长,二者均增大,并且韧脆转变温度逐渐接近冲击能转变温度。图34幅,表3个,参考文献97篇。


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