淬火—分配处理60Si2Mn钢的热稳定性与微观组织均匀性研究

论文摘要

淬火-分配工艺是2003年由Speer等提出的钢的热处理工艺,该工艺能获得马氏体+残余奥氏体复相组织,从而在提高钢的强度的同时保持良好的塑性（韧性）。根据淬火-分配工艺对材料的要求,本文选用商品60Si2Mn钢作为试验材料,利用空气电阻炉-等温油浴-空气电阻炉作为热处理设备,探索淬火-分配工艺在非TRIP钢中的应用。对试验材料进行淬火-分配处理后再进行深冷处理,研究组织中残余奥氏体的热稳定性。试样采用大尺寸（φ10×20的圆柱）,利用透射电子显微镜（TEM）,场发射扫描电镜（FE-SEM）, X射线衍射仪（XRD）,金相显微镜结合显微硬度计进行组织表征并研究其组织均匀性,以期使淬火-分配工艺在结构件中获得应用。结果表明,对于60Si2Mn钢,利用空气电阻炉-等温油浴-空气电阻炉系列设备可实现淬火-分配工艺,获得预期组织。经多次试验得到较理想的热处理工艺参数为880℃奥氏体化5min,220℃淬火10s,400℃分配处理30s,利用该参数得到钢中残余奥氏体含量最高为13.7%（体积分数）。淬火-分配处理后60Si2Mn钢中的组织为马氏体+残余奥氏体,部分马氏体具有回火特征。圆柱试样横截面,自圆心至边缘扫描电镜照片显示微观组织变化不大,显微硬度也仅有微量降低,表明大试样经淬火-分配处理后组织均匀。淬火-分配处理后利用酒精-液氮混合溶液在-30℃～-196℃进行不同时间深冷,然后用XRD测残余奥氏体含量并进行硬度测量。结果显示经-30℃分别保温60s和300s,-50℃分别保温60s和300s后,残余奥氏体分别为13.0%,10.9%,9.2%和8.3%；-80℃和液氮中深冷处理后XRD结果中残余奥氏体量太少无法测出,但属于面心里方铁的（111）γ和（200）γ晶面衍射峰仍较明显。表明淬火-分配处理后60Si2Mn钢中残余奥氏体热稳定性良好,可应用于-80℃以上的低温环境。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 钢的强韧化机制
• 1.2.1 钢的主要强化机制
• 1.2.2 提高钢塑性和韧性的方法
• 1.3 提高钢材强度的方法
• 1.3.1 双相钢
• 1.3.2 TRIP钢
• 1.3.3 贝氏体/马氏体复相钢
• 1.3.4 马氏体钢
• 1.3.5 TWIP钢
• 1.3.6 纳米贝氏体钢
• 1.4 淬火-分配（Q-P）工艺的性能和特点
• 1.5 存在的主要问题与本文主要研究内容
• 第二章 试验内容及方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 热处理工艺与设备
• 2.3 （深）冷处理
• 2.4 金相分析
• 2.4.1 热处理后金相试样的制备
• 2.4.2 金相显微组织观察
• 2.5 X射线衍射分析
• 2.6 扫描电镜分析
• 2.7 透射电子显微镜观察
• 2.8 硬度检测
• 2.8.1 硬度检测
• 2.8.2 维氏硬度检测
• 第三章 试验结果与分析
• 3.1 试验材料的选择
• 3.2 热处理工艺的选择及分析
• 3.3 Q-P处理60Si2Mn钢的残余奥氏体热稳定性
• 3.5 Q-P处理60Si2Mn钢的组织均匀性
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表