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直接淬火马氏体钢传统回火和感应回火后的组织和性能的研究
作者: 发布日期:2018/09/29 关注次数:690

 钢具有良好的强度和韧性,更有利于满足载重要求。21世纪,能源已变得至关重要,人们对制备更轻、能效更高的高强结构钢的可能性表现出越来越大的兴趣。调质钢的传统工艺路线为热轧、再加热后淬火并且在炉中进行一段时间的。然而,相比于传统工艺路线而言,直接淬火省略了重新加热过程,钢板热轧后直接淬火至马氏体,是一种令人感兴趣的节能途径。
  与传统加热方法相比,感应回火有更高的加热速率和更短的保温时间。最近的研究表明,感应回火除了提高回火过程的效率外,过程中加热速率的提高对调质钢的性能有利。已经表明,加热速率的提高有利于回火马氏体碳化物组织的形成和成品强度-延性的平衡。  研究的主要目的是,对比研究快速感应回火和传统炉内回火工艺对直接淬火马氏体钢的影响。另一个目的是研究碳(c)、(mo)、硫(s)和磷(p)对直接淬火和回火钢性能的影响。c是研究的一个关键元素,因为它影响钢的韧性和焊接性。另一方面,有趣的是钼在回火期间能减缓材料软化并且形成碳化物。试验方案中增加了s和p的变化,目的是了解低杂质含量是否可以提高成品的延性和冲击韧性。 直接淬火和回火前的奥氏体状态可以影响成品钢的强度-韧性平衡。目前情况下,研究的目的是研究回火工艺参数和成分对它的影响,所有研究钢均有类似的奥氏体状态。这由奥氏体晶粒结构参数确定。所有情况的奥氏体晶粒大小和形貌非常相似。高mo钢有稍微更扁平的奥氏体晶粒尺寸和形貌,但这不会显著地影响到得出的结果。  结果表明,有高加热速率且峰值温度短时保温的快速感应回火工艺能在回火马氏体中产生更细小、更均匀的碳化物组织,并且正如预期一样,碳化物的球化转移到更高的回火温度中。产生这种现象的原因是较高的加热速率加热至较高温度时碳化物形核率更高,并且碳化物更细小更均匀。这也被认为是提高加热速率能延缓马氏体位错结构的回复,为新碳化物留下高密度的异质形核点。在目前情况下,保温时间对碳化物的分布有重要的影响,传统的热处理时间使得扩散更充分弥散。如果通过hollomonjaffe参数综合考虑这些影响,可以看出,关于球化温度,两种回火工艺存在明显差异。感应回火在峰值温度不保温的情况下,655℃以上温度回火,碳化物球化变得很明显。然而,保温30min的传统回火,在545℃峰值温度时就可以看到碳化物的球化。综合hollomon-jaffe参数分别是16.32和16.13,从而很大程度地解释了观察到的差异化的球化温度:两种热处理方法表现出的回火效应和p值给出的回火效应大致相同。  如同hayashi等和furuhara等看到的一样,即使感应加热的高加热速率使碳化物更细小更均匀,感应回火工艺对强度–延性–冲击韧性的平衡也没有明显改善。不过,两种回火都产生了良好的机械性能组合:即使在没有回火的淬火状态下,扁平奥氏体的直接淬火钢表现出良好的韧性-强度平衡。  对于一个给定的约1000mpa的屈服强度和研究的成分变化范围,0.10%c比0.18%c能获得更好的-40℃的v型缺口夏比冲击韧性。尽管目前的试验结果并不能分别表述p和s各自的影响,但还是可以看出,低的p和s含量对性能是有利的。然而,对于一个给定的屈服强度,0.2%mo和0.1%c的试验钢冲击韧性高于0.4%mo的试验钢。试验钢中多加了0.2%mo的不利影响的确切原因还需要进一步研究。 总结  通过对比感应回火和传统回火,研究了回火工艺和化学成分对超高强钢组织和性能的影响。结果表明,直接淬火和回火是生产有优异强度塑性的超高强钢的有效方法。主要结果总结如下:  1)对直接淬火和回火的马氏体钢,用传统回火和快速回火都能获得强度和塑性的优异结合。当给定一个屈服强度来对比两种回火时,回火工艺对抗拉强度和冲击韧性均没有任何明显优势。  2)与低加热速率和峰值温度的长时间保温相比,感应回火的高加热速率和峰值温度短驻留时间能使得碳化物更加细小并且更加均匀。传统工艺路线的某些试样中碳化物尺寸达到100nm。然而,不均匀的碳化物尺寸分布似乎对塑性或者冲击韧性没有不利影响。  3)回火后给定一个屈服强度,低c、mo和超低杂质含量能提高钢在-40℃时的冲击韧性。  4)综合hollomon-jaffe参数能合理预测钢在回火后甚至快速加热和短时保温回火的力学性能。

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