低温贝氏体钢的组织转变行为及性能研究

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1、分类号：TG142.33密级：UDC：620编号：201421803012河北工业大学硕士学位论文低温贝氏体钢的组织转变行为及性能研究论文作者：丁静学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：材料加工工程指导教师：陈翠欣职称：副教授资助基金项目：国家自然科学基金(No.51304059)DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMaterialsProcessingEngineeringRESEARCHONMICROSTRUCTUREEVOLUTIONANDMECHAN

2、ICALPROPERTIESOFLOW-TEMPERATUREBAINITICSTEELbyDingJingSupervisor:AssociateProfessorChenCuixinMay2017ThisworkissupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina.No.51304059.摘要低温贝氏体钢是一类具有超高强度、硬度和良好塑韧性的高性能钢铁结构材料。通常随着钢铁材料强度的显著提高，韧性会有所下降。如何通过改进热处理工艺来调控残余奥氏体的含量和形态，获得纳米结构的低温贝氏体组织，从而提高低温

3、贝氏体钢的综合力学性能，充分发挥其应用价值至关重要。本文以0.63C-1.47Si-0.85Mn-1.53Cr和0.98C-2.95Si-0.77Mn-0.43Cr两种高碳低合金钢为研究对象，系统研究了等温淬火工艺和分级等温工艺对高碳低合金钢组织转变特征以及力学性能的影响，讨论了残余奥氏体形态、分布、含量对力学性能的影响。结果表明：(1)0.63C-1.47Si-0.85Mn-1.53Cr钢经900°C奥氏体化后，在240ºC-300°C等温转变得到宽度为60-160nm的贝氏体铁素体板条和残余奥氏体组成的低温贝氏体组织。随着等温温度的升高，贝氏体铁素体条变宽，

4、残余奥氏体含量变多。在240-300°C等温处理后展现出超高的强度和硬度，抗拉强度为1749-2200MPa，屈服强度为1264-1703MPa，硬度为45.5-58HRC，延伸率为4-22%，冲击功为10-60.5J。随等温温度升高，硬度和强度降低，韧性和延伸率明显改善；转变完成的情况下继续等温，硬度和强度基本不变，韧性先升高再降低。在300°C等温9h的样品展现出最优的综合力学性能，抗拉强度达到1749MPa，屈服强度达到1376MPa，总延伸率达到22%，强塑积达到38.48GPa%，硬度达到45.5HRC，室温冲击功为60.5J。等温样品表现出优异的强韧

5、性配合得益于稳定的残余奥氏体发挥的TRIP(相变诱发塑性)效应。(2)低温等温处理的0.98C-2.95Si-0.77Mn-0.43Cr钢同样展现出超高的强度和硬度，抗拉强度为1847-2294MPa，屈服强度为1332-1776MPa，硬度为46.5-54HRC，延伸率为2-23%，冲击功为4.76-48J。等温样品的性能和等温温度、等温时间的关系跟0.63C-1.47Si-0.85Mn-1.53Cr钢基本一致。影响等温样品性能的因素有残余奥氏体发挥的TRIP效应，孪晶奥氏体的细晶强化作用以及均匀分布的石墨发挥的作用。(3)0.63C-1.47Si-0.85M

6、n-1.53Cr钢分级等温处理后组织中贝氏体束比300°C等温处理的样品细小，块状奥氏体减少。300°C×30min+260°C×1h分级等温淬火后样品的冲击功为68J，热处理时间控制在1.5h以内。关键词：低温贝氏体钢残余奥氏体抗拉强度分级等温IABSTRACTLow-temeperaturebainiticsteelisonekindofhigh-performancestructuralsteelwithauniquecombinationofultra-highstrength,goodductulityandtoughness.Theincreaseo

7、fstrengthusuallyleadstothesignificantdecreaseofductilityandtoughnessforhighstrengthsteels.Itisimportanttocontrolthefractionandmorphologyofretainedausteniteandobtainfinebainiticmicrostructurebysuitableheat-treatmentmethod,whichishelpfultoachieveexcellentmechanicalpropertiesandpromotet

8、hepracticala