多类型超细碳化物高碳合金钢的平衡相计算及热处理研究

论文摘要

根据已研究的多类型超细碳化物高碳合金钢的成分,应用Thermo-Calc软件,计算Fe-Cr-W-Mo-V-Si-Mn-Ni-C多元合金的不同含C量的变温截面图（垂直截面图）,计算了各相分数与温度关系的性质图,计算了碳化物各相的成分和不同温度的基体成分。依据Fe-Cr-W-Mo-V-Si-Mn-Ni-C多元合金的平衡相计算,可以讨论多类型超细碳化物高碳合金钢的合金化的合理方案,对其成分设计、组织结构设计、工艺设计及性能预测的有重要意义。通过对一种中合金高碳钢DM8A热处理组织及硬度研究得出,退火组织中具有多类型碳化物,即M3C、M23C6、M7C3、M6C、MC。在A1温度以上,存在γ+M23C6+M6C+MC相区,并发生M23C6→M6C转变,随温度升高,M6C和MC将逐渐溶解。在A1温度以下,存在α+M6C+M23C6+M7C3+M3C+MC相区。在600～700℃温度区间,发生M23C6→M7C3转变。DM8A钢淬火后在200～350℃回火区间,回火硬度62～54HRC,回火碳化物中M3C析出量最大,M6C和M7C3也增加,有较高的抗回火性。中合金钢热处理过程中碳化物变化规律可以用相平衡热力学性质图近似地加以解释。通过对DM6S高合金钢的实验结果分析得出,适当的选取合金元素的种类和含量以生成多种类型碳化物,由于碳化物的类型不同,热力学和动力学上的差别,使得退火碳化物能够充分细化。保证一定的W和Mo含量,使得M6C的数量增加,在一定程度上抑制M23C6和M7C3碳化物使退火碳化物均匀细化。高合金DM6S钢淬火剩余碳化物主要是MC（VC）,因此,MC（VC）碳化物的细化是关键,在回火过程中存在的稳定碳化物相为M23C6,MC和M6C,亚稳定碳化物相为M7C3,M3C渗碳体。520～560℃回火获得的二次硬化硬度为60～63HRC。高合金钢热处理过程中碳化物变化规律比中合金钢更接近相平衡热力学计算结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 多类型超细碳化物高碳合金钢研究的背景及意义
• 1.2 多元合金热力学相平衡计算的发展及应用
• 1.3 本文的研究内容及意义
• 第2章 多元合金系热力学相平衡数值化方法简介
• 2.1 Cr-Ni二元合金系的计算
• 2.2 三元合金系的计算
• 2.2.1 Fe-Cr-Ni三元系
• 2.2.2 Fe-Cr-C三元系
• 2.3 四元合金系的计算
• 2.3.1 Fe-Cr-V-C四元系的计算
• 2.3.2 Fe-Cr-W-C四元系的计算
• 2.4 Thermo-Calc软件系统的简介
• 第3章 多类型超细碳化物高碳合金钢的平衡相计算及分析
• 3.1 相图和相分数
• 3.1.1 垂直截面图
• 3.1.2 相分数与温度关系性质图
• [34-40]'>3.2 碳化物相成分计算^[34-40]
• 3.2.1 中合金钢碳化物相成分计算
• 3.2.2 高合金钢碳化物相成分计算
• 3.3 基体相成分
• 3.4 本章小结
• 第4章 DM8A钢的实验研究及工艺过程考察
• 4.1 实验材料及实验方法
• 4.2 预处理工艺及组织结构
• 4.2.1 热轧+退火的组织结构
• 4.2.2 正火+退火的组织结构
• 4.2.3 正火+等温退火的组织结构
• 4.3 淬火组织结构及硬度
• 4.3.1 热轧+退火后的热处理组织结构及硬度
• 4.3.2 正火+退火后的热处理组织结构及硬度
• 4.3.3 正火+等温退火后的热处理组织结构及硬度
• 4.4 工艺过程考察
• 4.4.1 对预处理工艺中碳化物的变化的讨论
• 4.4.2 对淬火、回火工艺中碳化物的变化的讨论
• 4.5 本章小结
• 第5章 DM6S钢的实验研究及工艺过程考察
• 5.1 实验材料及实验方法
• 5.2 退火组织结构
• 5.3 淬火组织结构及硬度
• 5.4 回火硬度及组织结构
• 5.4.1 回火硬度及残余奥氏体
• 5.4.2 回火过程碳化物转变
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 附录
• 附录A Cr-Ni合金系数值化的热力学模型常数
• 附录B Fe-Cr-C三元系数值化的热力学常数
• 攻读硕士学位期间公开发表的论文
• 致谢
• 研究生履历