热处理工艺对新型贝氏体钢组织与性能的影响

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1、中南人学硕1．学位论文摘要本文所研究的15Cr2Ni3MoW钢是一种新型贝氏体钢，主要用于制作热轧穿孔顶头等耐热模具，其1050℃奥氏体化+300。C等温淬火后获得的是粒状贝氏体组织，但这种组织韧性差，屈强比低，导致用这种钢制作的穿孔顶头在使用过程中很容易发生失效。针对这一问题，本文对热处理后的试验钢进行不同温度和保温时间的回火处理，以期通过合理的回火工艺达到提高试验钢韧性和屈服强度的目的。同时为了对试验钢热处理工艺的制定提供理论依据，利用Gleeble一1500型热模拟机采用膨胀法，并辅以金相法和硬度法首次

2、测得了试验钢的CCT曲线。此外，还对试验钢进行了不同奥氏体化温度、不同保温时间和不同冷却速度的热处理。借助光学金相显微镜(oM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子万能材料试验机、显微硬度计等手段分析研究了试验钢热处理态、回火态以及不同热处理工艺规范下的组织和力学性能，利用透射电子显微镜(TEM)、能谱仪分析研究了粒状贝氏体组织随回火温度的升高其微观组织的变化以及析出的碳化物的成分。结合试验结果分析讨论了试验钢回火时出现明显强韧化和回火脆性的原因。通过研究，得到以下结论：首次测得了试验钢的连续冷却转变(CCT)曲

3、线。CCT曲线上在高温区无相转变发生，没有先共析铁素体析出或珠光体生成，其原因可能与众多合金元素的加入使得高温区相转变的“c”曲线被严重右移有关。当冷却速度不大于70℃加in时可以获得全贝氏体组织，冷速在70℃／min～160℃／min之间是马氏体+贝氏体的混合组织，冷速大于160℃／min全部是马氏体组织。在全贝氏体的冷却速度范围内组织的硬度相差不大。试验钢以不同的热处理工艺规范处理后获得的组织主要是条形粒状贝氏体，但在冷速缓慢(炉冷)奥氏体化温度较高(≥1100℃)时获得的是一种粒状组织：M／A岛状组织呈

4、粒状分布在块形贝氏体铁素体基体上。这种组织具有较低的强度、塑性和很差的冲击韧性，因此应与粒状贝氏体组织加以区分。在各个奥氏体化温度下空冷试样具有最好的强韧性，埋砂冷次之，炉冷最差。尤其是在1200℃奥氏体化炉冷时试验钢的强韧性急剧降低，这可能与在较高温度奥氏体化时钢中的硫、磷化物沿奥氏体晶界析出弱化晶界以及试验钢在高温区停留时问长奥氏体晶粒长大更为充分，晶粒更为粗大有关。摘要试验钢经1050℃奥氏体化+300。C等温淬火热处理后组织为条形粒状贝氏体，该组织的韧性差，屈强比低。但当在350℃回火3h后可以使15

5、Cr2Ni3MoW钢得到最佳的综合性能，达到了通过回火提高试验钢韧性和屈服强度的目的，满足了：[厂对试验钢性能的要求，此时试验钢的抗拉强度ob=1167MPa，屈服强度％2=988MPa，断面收缩率甲和延伸率6分别为36．1和15．8，冲击韧性为57．7J／cm2，屈强比为0．85。试验钢在350℃附近回火可以得到明显的强韧化，其机理为：其一，回火时BF条内析出的弥散的细针状碳化物能有效地钉扎位错，强烈阻碍位错的运动，提高了试验钢的屈服强度；其二，回火时残余奥氏体(A。)的转变往往从低碳区开始，使剩余残余奥氏

6、体的碳浓度升高而趋于稳定，并且由透射电镜观察发现存在大量的稳定的M／A岛，而稳定的A。对裂纹的扩展起阻碍作用，因而提高了试验钢的韧性。这两方面的综合作用使得试验钢得到明显的强韧化。试验钢在500。C～550℃之间回火时出现了回火脆性。造成回火脆性的原因是M／A岛分解析出的碳化物沿BF条边界分布形成类似于脆性上贝氏体的组织，同时原奥氏体晶界处的M给岛分解析出的大量碳化物沿奥氏体晶界连续分布，这种BF边界和奥氏体晶界处的碳化物既是裂纹形核位置，又是容易开裂的途径，因而大大降低了试验钢的冲击韧性，使得试验钢回火时出

7、现了回火脆性。关键词：15Cr2Ni3MoW钢，粒状贝氏体，M／A岛，回火!堕叁兰堡生堂垡堡苎垒!兰!竖!婴ABSTRACT15Cr2Ni3MoWsteelwhichwasstudiedinthispaperisanewbainiticsteel，anditismainlyusedtomanufactureheat—resistingdie，suchashot—rolledpiercingplug．Itsmicrostmctureisgranularbainitewhenaustenitizedin1050。

8、Candisothermallyquenchedin300*C，butthismicrostmcturehasalowductilityandyieldratio，whichresultsinthefailureofpiercingplugmadein15Cr2Ni3MoWsteelwhenworking．Inordertoresolvethisproblem，theheat—treatedexpe