某潜艇用4017材料的研究

论文摘要

本文对新型4017材料的马氏体-铁素体双相不锈钢进行一系列实验研究。利用相图计算软件绘制了4017材料的平衡相图,并对该材料的平衡组织做出了预测。在相图分析的基础上,测定了4017材料的连续冷却转变曲线。用金相显微镜、透射电子显微镜观察不同热处理工艺下的显微组织,并用定量金相的方法测量不同温度和冷速下的铁素体含量,通过磁性能实验得出了4017材料在不同的热处理状态下的磁性能,并结合组织分析解释了影响磁性能的因素。重点通过透射电镜、扫描电镜、X射线衍射仪和俄歇电子谱仪等的观察分析对4017材料的回火脆性机理进行了研究,为该钢种在实际生产中应用以及优化热处理工艺参数等提供了参考依据。研究结果表明:4017材料在高温平衡条件下,存在奥氏体和铁素体两相,不能够完全奥氏体化,而在连续冷却条件下,只存在单一的马氏体相变,并且Ms点随冷却速度的减小而下降。4017不锈钢在750～1250℃淬火得到的基体组织均为铁素体和马氏体,但其含量会随温度变化而变化,在1050℃下淬火组织中碳化物已经溶解,4017不锈钢从高温缓慢冷却时,碳化物会沿晶界析出。在750～900℃之间,4017不锈钢铁素体的含量在20%上下小范围内波动,900℃以上铁素体含量随温度上升而迅速增加,冷速越小铁素体含量越低。淬火温度对该材料的饱和磁化强度影响较小,4017不锈钢淬火后的高温回火可以明显提高饱和磁化强度。通过冲击实验和断口形貌分析确定该材料存在的回火脆性温度区间是300～400℃和450～500℃。材料在回火温度区间的断口形貌主要是解理和准解理混合断口,基本看不到沿晶断裂的痕迹。通过显微硬度的测量,在发生回火脆性的温度区域,组织的显微硬度升高。用透射电镜观察组织可以看到在板条马氏体区域有针状碳化物析出,并与马氏体板条呈一定的角度,通过衍射斑点的标定得出碳化物为（CrFe）23C6。在发生回火脆性温度区域,针状碳化物析出使得位错塞集所造成的应力集中程度增加,是造成材料回火脆断的主要原因。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题相关领域研究进展
• 1.2.1 4017材料的设计
• 1.2.2 马氏体-铁素体双相不锈钢
• 1.3 连续冷却转变曲线（CCT）的测定
• 1.3.1 热力学软件计算相图
• 1.3.2 膨胀法测CCT曲线
• 1.4 材料磁性能及影响因素
• 1.4.1 磁化曲线及其特点
• 1.4.2 影响磁性能的因素
• 1.5 钢回火脆性的研究进展和总结
• 1.5.1 回火脆性的研究成果
• 1.5.2 回火马氏体脆性（TME）
• 1.5.3 回火脆性（TE）
• 1.6 本论文的研究内容与方法
• 第2章 4017材料CCT曲线的测定
• 2.1 4017材料相图计算
• 2.1.1 实验软件设备
• 2.1.2 计算相图过程
• 2.1.3 计算相图结果分析
• 2.2 热模拟实验
• 2.2.1 根据计算相图确定实验条件
• 2.2.2 试样及实验设备
• 2.2.3 实验及结果
• 2.3 CCT曲线的测定
• 2.3.1 热膨胀曲线的分析和Ms点的确定
• 2.3.2 CCT曲线测定结果
• 2.4 本章小结
• 第3章 4017材料显微组织分析及残余奥氏体测定
• 3.1 金相组织分析
• 3.1.1 试样及实验设备
• 3.1.2 金相组织分析的结果
• 3.2 TEM观察显微组织
• 3.2.1 试样及实验设备
• 3.2.2 TEM观察显微组织结果及分析
• 3.3 各淬火温度下残余奥氏体的测定
• 3.3.1 试样及实验设备
• 3.3.2 残余奥氏体的测定结果
• 3.3.3 残余奥氏体测定结果分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 4017材料铁素体含量的测定
• 4.1 定量金相法测定铁素体含量的实验要求
• 4.2 试样及实验设备
• 4.3 组织观察及显微硬度测定
• 4.4 铁素体含量的测定结果
• 4.5 数据处理与误差分析
• 4.5.1 算术平均值和标准误差的计算
• 4.5.2 误差来源分析
• 4.6 铁素体含量随热处理温度变化曲线及分析
• 4.7 本章小结
• 第5章 4017材料磁性能研究
• 5.1 磁性能参数测定
• 5.1.1 试样及实验设备
• 5.1.2 实验结果及分析
• 5.2 显微组织分析
• 5.2.1 试样及实验设备
• 5.2.2 显微组织分析结果
• 5.3 磁性能实验分析总结
• 5.4 本章小结
• 第6章 4017材料回火脆性的研究
• 6.1 实验试样的回火工艺
• 6.2 冲击实验
• 6.2.1 冲击试样制备
• 6.2.2 冲击实验结果及分析
• 6.3 回火试样金相组织分析
• 6.3.1 试样及实验设备
• 6.3.2 金相组织分析结果
• 6.4 回火条件下残余奥氏体的测定
• 6.4.1 试样及实验设备
• 6.4.2 残余奥氏体的测定结果及分析
• 6.5 显微硬度的测定
• 6.6 扫描电镜实验分析
• 6.6.1 试样及实验设备
• 6.6.2 扫描断口分析
• 6.6.3 断口扫描分析总结
• 6.7 透射电镜实验分析
• 6.7.1 试样及实验设备
• 6.7.2 透射电镜实验结果及分析
• 6.7.3 透射电镜实验分析总结
• 6.8 碳萃取复型观察碳化物
• 6.8.1 试样及实验设备
• 6.8.2 萃取复型观察的结果及分析
• 6.9 断口俄歇电子能谱分析
• 6.9.1 试样及实验设备
• 6.9.2 俄歇实验结果及分析
• 6.10 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录