tic弥散强化沉淀硬化不锈钢组织和性能研究

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1、TiC弥散强化沉淀硬化不锈钢组织、性能及工艺的研究摘要本文采用原位熔铸合成工艺制各了TiC弥散强化PHl5．7Mo(0Crl5Ni7M02AI)半奥氏体沉淀硬化不锈钢和17-4PH(0Crl7Ni4Cu4Nb)马氏体沉淀硬化不锈钢。利用OM、SEM、XRD等分析手段研究了强化钢显微组织以及TiC颗粒的形貌和分布，测试了强化钢的常规力学性能和耐磨损性能，同时研究了热加工、热处理对材料性能和组织的影响。对这两种弥散强化钢的制备及加工工艺的研究表明，利用原位合成熔铸工艺制备啊c弥散强化PHl5．7Mo和17—4PH钢基材料是切实可行的。熔体中的币和C在高温

2、下发生原位合成反应，在基体中生成稳定的啊C颗粒。对显微组织的观察表明，这两种强化钢中生成的TiC颗粒在基体中均匀分布。没有出现明显的团聚现象。TiC颗粒在强化钢中呈不规则块状，其中PHl5—7Mo强化钢中TiC颗粒和基体结合良好、界面干净。TiC颗粒尺寸在3～1011m左右；而17．4PH钢中TiC与基体结合也较好，尺寸在3～51．tm之间。TiC颗粒对PHl5．7Mo铜的显微组织有明显的细化作用，且强化钢铸锭中没有明显的枝晶存在。在固溶条件下，PHl5．7Mo基体钢和TiC弥散强化钢均为奥氏体基体+少量6铁素体组织：时效后为马氏体+6铁索体组织，还

3、有少量残余奥氏体。随着预制块中Ti／C原子比的增大，显微组织中6铁素体增多，且出现富■颗粒相。17-4PH钢中引入TiC后，强化钢铸锭中看不到明显的马氏体组织。基体钢和强化钢经锻压和轧制加工后基体组织为马氏体+6铁索体组织和少量残余奥氏体：时效处理后，在马氏体基体上还析出了富铜的沉淀硬化相。和基体钢现比，强化铜中的6铁素体均明显增多。对热处理工艺的研究表明，本文的热处理工艺是合适的。PHl5．7JMo钢在固溶时效后发生了马氏体相变，材料的强度和硬度均达到预期的目标，从而简化了热处理工艺；17-4PH钢固溶后，材料发生马氏体相变，在随后的时效过程中析出

4、沉淀硬化相，经过2h时效后，材料硬度达到最大值，同时强度也明显提高。对材料的力学性能研究表明，PHl5—7Mo中TiC颗粒的引入使得强化钢的室温抗拉强度和屈服强度较之基体钢有了一定幅度的提高，其中预制块中耵、c原子比为3：2和2；l的弥散强化效果最明显，而n、C原子比为1：I的强度没有明显的改善。此外，强化钢的硬度随之得到提高，其中预制块中Ti、c原子比为3：2和2：l的硬度最高，但塑性有所下降。三种强化钢的韧性较之基体钢没有降低。三种强化钢中，所加预制块中Ti，C原子为3：2的冲击韧性最好。对17．4PH基体钢和强化钢的室温拉伸结果显示，TiC颗粒

5、的引入并没有明显改善17-4PH钢的强度。同时，TiC的引入还降低了材料的冲击韧性。本文对重熔后的17．4PH强化钢的组织和性能分析表明，重熔对TiC弥散174PH钢的显微组织没有明显影响，对其室温强度甚至有轻微的改善作用。对耐磨损性能的研究表明，PHl5．7Mo钢和17．4PH钢的磨损机制均以磨粒磨损为主。在载荷为5kg和10kg时，TiC颗粒的引入大幅度提高了PHl5．7Mo钢的磨损性能，在载荷增大到15kg时，基体钢和强化钢的耐磨损性能显著下降；而17-4PH钢中引入TiC后，仅改善了其低载荷油润滑磊件下的耐磨损性能。本文的试验结果表明，TiC

6、弥散强化PHl5-7Mo钢中11、c原子比在3：2的时候综合性能最好，而TiC不宜作为马氏体沉淀硬化不锈钢的增强体。关键词：TICPHIs．7Mo17-4PE!弥散强化显微组织常规力学性能耐磨损性能andTechnologyofTiCDispersionStrengthedPreci[’RationHardeningStainlessSteel11CdispersionstrengthedPHl5-7Mo17-4PHstainlesssteelhavebeenprocessedbyin—situreaction．Themicrostructure，m

7、echanicalpropeaies．wearresistanceaswellasthedistributionmorphologyofTiCparticleshavebeeninvestigatedbyusingOM，SEM，XRDotherinstruments．Theinfluenceofhot-processingheat-treatmentonthepropertiasmicrostructureofstainlesssteelhavealsobeenstudied．n他studyonthefabricationthehot-process

8、inghaveprovedthefeasibilityofthein-situreactimtinprepa