热处理工艺对超级马氏体不锈钢组织和性能的影响

论文摘要

本文在日本生产使用的超级马氏体不锈钢的基础上,调整合金元素成分,设计了新型的超级马氏体不锈钢,以期实现国产化。借助X射线衍射仪、透射电子显微镜等实验手段,系统研究了热处理工艺对两种试验钢组织和力学性能的影响,得到如下主要结果：试验钢在800-1150℃淬火时得到淬火马氏体组织,随着淬火温度升高,板条马氏体逐渐粗化。在900-1150℃淬火时,试验钢的原始奥氏体晶粒逐渐长大,不含钨和铜的试验钢的原始奥氏体晶粒尺寸为8.99-44.11μm,含钨和铜的试验钢的原始奥氏体晶粒尺寸为8.32-50.941μm。在800-850℃淬火时试验钢的洛氏硬度随淬火温度升高而逐渐升高；在900-1150℃淬火时,硬度随淬火温度的升高而下降。试验钢在1050℃淬火550～750℃不同温度回火后,淬火马氏体变为回火马氏体组织,且随着回火温度的升高,回火马氏体组织逐渐变细。不同回火温度下试验钢的力学性能测试结果表明,随着回火温度升高,试验钢的抗拉强度和洛氏硬度均先下降后升高,而延伸率则先升高后下降,在650℃回火时,试验钢的抗拉强度和洛氏硬度最低而延伸率最大；试验钢中逆变奥氏体体积分数定量分析结果表明,随回火温度升高,逆变奥氏体的含量先升高后又逐渐降低,在650℃回火时,逆变奥氏体含量最大。试验钢在900-1100℃淬火650℃回火后的力学性能分析结果表明,随着淬火温度升高,试验钢抗拉强度降低,其中,在1050-1100℃淬火时抗拉强度下降缓慢,而延伸率和洛氏硬度在一定范围内变化,在1050℃淬火时延伸率和洛氏硬度出现最大值。在实验研究的热处理范围内,试验钢经1050℃淬火650℃回火后的综合力学性能最佳。两种试验钢力学性能对比分析结果表明,相同热处理条件下含钨和铜的试验钢的综合力学性能优于不含钨和铜的试验钢。透射电镜分析结果表明,经1050℃淬火650℃回火处理后,试验钢细小的回火马氏体基体分布有高密度位错,且有M23C6型碳化物析出和逆变奥氏体生成,其中碳化物在马氏体板条边界析出,而逆变奥氏体呈长条状和菱形状分布在马氏体板条间及原始奥氏体晶界处,长约为102～103nm,宽约为100nm。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 不锈钢的概念及分类
• 1.3 马氏体不锈钢
• 1.3.1 马氏体不锈钢简介
• 1.3.2 马氏体不锈钢的分类
• 1.3.3 马氏体不锈钢中的合金元素
• 1.3.4 马氏体不锈钢的热处理工艺
• 1.4 超级马氏体不锈钢
• 1.4.1 超级马氏体不锈钢的概念
• 1.4.2 超级马氏体不锈钢的研究现状
• 1.4.3 超级马氏体不锈钢的组织
• 1.5 本课题研究的目的和意义
• 第二章 试验用钢的成分设计
• 2.1 超级马氏体不锈钢中主要合金元素的作用
• 2.2 成分设计原则
• 2.3 成分设计需要考虑的几个方面
• 2.4 试验用钢成分设计计算结果
• 第三章 试验材料及研究方法
• 3.1 试验材料
• 3.2 试验方法与手段
• 3.2.1 材质检验
• 3.2.2 相变点测试
• 3.2.3 热处理工艺
• 3.2.4 力学性能实验
• 3.2.5 断口形貌观察
• 3.2.6 奥氏体体积分数的测量
• 3.2.7 显微组织观察
• 第四章 淬火温度对超级马氏体不锈钢组织和性能的影响
• 4.1 淬火温度对试验钢组织的影响
• 4.2 不同淬火温度下试验钢的奥氏体晶粒度
• 4.3 淬火温度对硬度的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 回火温度对超级马氏体不锈钢组织和性能的影响
• 5.1 650℃回火不同淬火温度对试验钢组织的影响
• 5.2 650℃回火不同淬火温度对试验钢力学性能的影响
• 5.3 回火温度对试验钢组织的影响
• 5.4 回火温度对试验钢力学性能的影响
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间发表的学术论文