弹簧钢的形变回火组织及力学性能

论文摘要

本文目的是通过对60Si2Mn钢进行形变回火处理来细化组织及提高力学性能。将870 ?C油淬的60Si2Mn钢快速加热到Ac1以下温度560 ?C、580 ?C、600 ?C和630 ?C分别保温8 min和12 min后迅速以0.8 m/s轧速和50%压下量温轧进行形变回火处理。用金相显微镜和透射电镜进行组织观察,并进行拉伸、冲击、三点弯曲疲劳及硬度表征,用扫描电镜观察断口形貌,并与常规870 ?C油淬+480 ?C中温回火处理进行比较。结果表明,形变回火处理试样的组织由等轴状超细晶铁素体和弥散分布的纳米碳化物颗粒组成。580 ?C保温8 min后随即形变回火试样的铁素体晶粒平均尺寸118 nm,碳化物颗粒的平均尺寸32 nm。对比不同形变回火试样的性能,获得良好综合性能的工艺为580℃保温8 min形变回火,按ASTM E8?04标准小试样测得的抗拉强度1505 MPa,屈服强度1400 MPa,总的延伸率6.9%,断面收缩率38.1%,屈强比为0.93;按ASTM E23?02标准Charpy?U形缺口小试样测得的冲击功16 J;其硬度为HRC44.6。与常规处理试样比较,抗拉强度提高了11.6%,屈服强度提高了15.5%,屈强比提高了5.7%,硬度提高了9.3%,断面收缩率和冲击功相当,延伸率略有下降。温轧试样沿轧制方向拉伸和沿横向冲击得到的断口宏观形貌出现分层结构,而微观形貌为大量微小韧窝。三点弯曲疲劳为典型的“鱼眼”型断裂,试样内部疲劳开裂主要是由小尺寸非金属夹杂物的聚集引起的。经检测,裂纹源处夹杂物主要含有Al、O、Mg和Ti等元素。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 超细晶钢理论及技术进展
• 1.2.1 形变与相变的耦合
• 1.2.2 运用纳米析出相产生超细晶
• 1.2.3 机械制造用钢的超细化
• 1.2.4 其他的超细晶关键技术
• 1.3 大塑性变形技术
• 1.4 马氏体组织温变形技术
• 1.4.1 冷加工存在问题及解决方法
• 1.4.2 温加工的定义及其特点
• 1.4.3 温加工对材料组织性能的影响
• 1.5 钢铁材料强韧化机制
• 1.6 弹簧钢的研究及存在问题
• 1.6.1 弹簧钢概述
• 1.6.2 合金元素对钢固态相变及组织转变的影响
• 1.6.3 弹簧钢的常用热处理
• 1.6.4 弹簧钢的研究进展
• 1.6.5 弹簧钢制备过程中存在的问题
• 1.7 本论文研究的内容
• 第2章 试验材料及试验方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 形变回火处理
• 2.2.2 形变回火后的组织观察试验
• 2.2.3 力学性能试验
• 第3章 形变回火处理对组织的影响
• 3.1 金相组织分析
• 3.2 TEM 组织分析
• 3.3 形变回火处理对组织影响探究
• 3.4 本章小结
• 第4章 形变回火处理对力学性能的影响
• 4.1 力学性能结果与分析
• 4.1.1 硬度分析
• 4.1.2 室温拉伸性能分析
• 4.1.3 室温冲击韧性分析
• 4.1.4 三点弯曲疲劳分析
• 4.2 断口形貌SEM 分析
• 4.3 形变回火处理对力学性能影响探究
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介