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1、第23卷第1期航空材料学报Vol.23,No.12003年3月JOURNALOFAERONAUTICALMATERIALSMarch2003一种超高强度不锈齿轮钢强化相研究1111112赵振业,李春志,李志,刘天琦,支敏学,朱杰远,孙继光(1.北京航空材料研究院,北京100095;2.北京有色金属研究总院,北京100088)摘要:用透射电子显微分析方法研究了一种Cr2Co2Mo超高强度不锈齿轮(轴承)钢中的强化相,结果证明,钢回火时与M体共格沉淀析出一种密排六方结构Laves(Fe2Mo型)强化相,并和M2C碳化物一起成为二次硬化的原
2、因。关键词:Laves相;电子衍射中图分类号:TG14211文献标识码:A文章编号:100525053(2003)0120001206伴随着航空、航天等高科技领域中对传动系钢的回火温度2硬度曲线如图1所示。可以看统超高速、高赫兹应力、耐温、耐蚀及减重需求,特到,钢淬火状态下的硬度值较低,540℃附近温度别是齿轮承载能力与心部屈服强度相关系的认回火时出现硬度峰值,570℃回火后硬度稍有降[1][2,3][4,5]识,导致超高强度齿轮、轴承钢的发展,与低,600℃回火后降低显著。以前的研究证明,AISI9310、52100钢相比,新一代高
3、强度、超高强添加约2wt%的Mo,钢回火时便可出现显著的二[2,3]次硬化峰,Mo的二次硬化峰值温度约在570℃～度齿轮、轴承钢都采用二次硬化理论设计。钢中添加多量碳化物形成元素如Mo,W,Cr和V,580℃。曲线上的峰值温度偏低与回火时奥氏体逆Nb等,淬火并中温回火后产生二次硬化现象,达转变相关。到超高强度。通常认为二次硬化相是密排六方点阵的M2C(M为Mo,W,Cr等)碳化物。本文在用TEM电子显微分析方法对一种超高强度不锈齿轮(轴承)钢研究中发现另一种强化相,并评价其强化作用。研究结果有助于对超高强度不锈钢强化机理的深入认识。1
4、实验方法实验用料为实验室50kg小炉VIM+VAR图1回火温度2硬度曲线熔炼的一种超高强度不锈齿轮(轴承)钢,主要成Fig11Temperingtemperature2hardnesscurves分为0.10C214Cr212Co24.5Mo20.1Nb。钢锭锻成<20mm,25×50mm棒材,供作各种性能试验。540℃回火后测得钢的力学性能为:Rb1868<10mm的标准拉伸试样、20×40mm标准断裂韧MPa,R0.21422MPa,D515.2%,W67.1%,KIC1ö22性(KIC)试样等经1050℃淬火、冰冷处理和不同12
5、0～140MPam,AKU87Jöcm,不仅达到超高强温度回火后测定硬度及其他力学性能。用TEM度,而且塑性和韧性优良。电子显微术研究显微组织,并用电子选区衍射212TEM组织(SAD)分析析出相。图2(a),(b),(c),(d)分别为淬火和540℃,570℃,600℃回火各4h后的TEM组织。可以看2实验结果与讨论到,淬火组织为纤细的马氏体(M)板条,其上有很高密度的位错,少量孪晶和M体板条界上的残余211回火温度2硬度曲线奥氏体(A0)以及粗大的未溶NbC质点。540℃回火后,M体板条内和界面上有均匀、细小弥散的收稿日期:200
6、1207205;修订日期:2001201206沉淀相,在很高放大倍率下才能看到其形态,位错作者简介:赵振业(1937-),男,研究员。2航空材料学报第23卷密度仍然很高。570℃回火后,沉淀相有所长大,可合金成分设计中,主要强化相应为Laves(L,以分辨出M体板条内分布有细小球状颗粒相和Fe2Mo型,六方结构a=0.473nm,c=0.772nm)针状相,M体板条形态未见变化,位错密度很高,相和M2C碳化物(a=0.294nm,c=0.490nm)。有少许逆转变奥氏体(Ar)。600℃回火后,球状相所以,从图2(c)中所看到的M体板
7、条内的细小球已聚集粗化,针状相消失并代之以短棒状相,以致状颗粒相2Laves相和针状相2M2C碳化物。M2C两种沉淀相形态难以区分,Ar体数量和尺寸增在二次硬化型超高强度钢和不锈钢中的析出已为加。很多研究所证明。本文主要确定Laves相。图3213沉淀相SAD分析(a)为540℃回火后Laves相的明场照片,图3(b)用电子选区衍射分析法研究了540℃,570℃为其暗场像。电子束沿基体[011]M方向入射,和600℃回火试样中M体板条内的两种沉淀相,Laves相略成椭球形。图3(c)为SAD图,图3(d)[6,7]22并用李春志提出的
8、矩阵法,借助电子计算机进为其标定图。计算得出:[011]M∥[112]L1∥2222行分析和标定。[122]L2,(011)M∥(201)L1∥(221)L2。图2TEM组织Fig12TEMmicrographs(a)a
