通過快速加熱和回火細(xì)化高強(qiáng)鋼板中的滲碳體-

《通過快速加熱和回火細(xì)化高強(qiáng)鋼板中的滲碳體-》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、《材料科學(xué)論壇》2007年第539-543卷通過快速加熱和回火細(xì)化高強(qiáng)鋼板中的滲碳體摘要：本文對使用高頻感應(yīng)加熱裝置以0.3到100K/s的加熱速率處理的低碳鋼中滲碳體析出性能進(jìn)行了研究。本次研究中所用的材料為焊接結(jié)構(gòu)用鋼板：即610和780MPa級別具有貝氏體和馬氏體混合顯微組織的鋼板。用碳提取復(fù)型法觀察了滲碳體，還檢測了硬度和韌性。當(dāng)以0.3K/s常規(guī)低速率加熱時(shí)，平均直徑72nm的相對較大的滲碳體顆粒在條狀晶界處析出，滲碳體被細(xì)化到54nm的平均直徑大小。以此方式細(xì)化滲碳體大大改善了韌性。另一方面，硬度于加熱速率無關(guān)

2、，而是取決于回火參數(shù)。TEM對快速加熱過程中滲碳體析出方式的觀察揭示，滲碳體在約773K溫度開始在條狀晶界處析出，在約873K溫度在條狀晶處析出。結(jié)論：以773K到873K溫度快速加熱有助于滲碳體細(xì)化，并最終改善韌性。還討論了例如鉻、鉬或硅之類合金化元素在快速加熱和回火處理中對滲碳體長大的影響。關(guān)鍵詞：高強(qiáng)鋼板，回火處理，快速加熱，析出，滲碳體細(xì)化，鉻，鉬，硅，提取復(fù)型法序言焊接結(jié)構(gòu)用（例如工程設(shè)備、工業(yè)機(jī)械和儲槽（罐））610MPa或更高強(qiáng)度鋼板具有貝氏體、馬氏體或貝氏體/馬氏體復(fù)合顯微組織。這些鋼板一般用調(diào)質(zhì)工藝生產(chǎn)。

3、在回火處理中，C以滲碳體（Fe3C）形式析出。滲碳體的形貌對鋼的力學(xué)性能有重要影響，并且有報(bào)道說，細(xì)小滲碳體的均勻分布是改善韌性、延伸率和抗氫脆性能等力學(xué)性能有效的方法之一。所使用的試樣是具有馬氏體顯微組織的機(jī)器結(jié)構(gòu)或彈簧用中碳或高碳鋼。另一方面，已經(jīng)報(bào)道了有關(guān)焊接結(jié)構(gòu)用途低碳鋼快速加熱如何影響滲碳體分布和力學(xué)性能的一些研究。然而通過快速加熱細(xì)化滲碳體的機(jī)理并沒有充分澄清。此外，大量研究確認(rèn)了滲碳體析出方式在回火處理中受到例如Cr、Mo或Si等替代合金元素的影響。但是還沒有澄清這些元素在快速加熱時(shí)是如何影響滲碳體析出方式和

4、力學(xué)性能的。在本次研究中，使用具有貝氏體和馬氏體混合顯微組織的低碳鋼研究了快速加熱和合金化元素對滲碳體析出方式和力學(xué)性能的影響?！恫牧峡茖W(xué)論壇》2007年第539-543卷試驗(yàn)程序本次研究中使用了焊接結(jié)構(gòu)用低碳高強(qiáng)鋼板。這些鋼板的化學(xué)成分示于表1.在1423K溫度奧氏體化處理3.6千秒后，板坯被軋制到18或25mm厚，終軋溫度范圍為1153～1173K，隨后打水直接淬火至523K以下。A鋼和B-H鋼的強(qiáng)度級別分別為780和610MPa，具有貝氏體和馬氏體混合顯微組織。這些淬火試樣用高頻感應(yīng)加熱裝置以0.3～100K/s范圍

5、的各種加熱速率加熱到713～953K的各個(gè)溫度，保溫600秒，并以0.5或200K/s速度冷卻到室溫。使用衍射電子顯微鏡（TEM）和碳提取復(fù)型法觀察顯微組織和進(jìn)行滲碳體尺寸測量。為了評估滲碳體中Cr、Mo或Si含量，用提取復(fù)型法進(jìn)行了能量擴(kuò)散X射線光譜儀（EDS）定量分析。還以98N負(fù)荷、1mm鋼板厚度間隔進(jìn)行了維氏硬度測量，還進(jìn)行了夏比沖擊試驗(yàn)。表1.研究鋼種的化學(xué)成分（質(zhì)量%）結(jié)果和討論通過快速加熱和回火對滲碳體的細(xì)化。圖1顯示了加熱速度對滲碳體分布的影響。A鋼以在0.3～100K/s范圍的速度加熱到873K，保溫10

6、秒，以0.5K/s的速率冷卻。0.3K/s的加熱速度相當(dāng)于鋼板在保護(hù)氣氛回火爐內(nèi)回火處理鋼板時(shí)的速度。隨著加熱速度升高到3K/s，滲碳體逐漸被細(xì)化，滲碳體尺寸在這個(gè)加熱速度上始終保持不變。根據(jù)對滲碳體的密切觀察，平均直徑72nm相對大的滲碳體在慢速加熱試樣中多分布在條狀晶界（圖1（b）），而當(dāng)快速加熱時(shí)，平均直徑54nm的細(xì)小滲碳體均勻分布在條狀晶核條狀晶界內(nèi)（圖1（c））。圖2顯示了加熱過程中滲碳7體的析出方式。A鋼以0.3或20K/s的速度加熱到773K或873K，最后不保溫，以200K/s的速率冷卻?！恫牧峡茖W(xué)論壇》

7、2007年第539-543卷當(dāng)緩慢加熱時(shí)，滲碳體開始析出，并主要在約773K或以上溫度在條狀晶界長大。另外，當(dāng)快速加熱時(shí)，滲碳體在約873K或以上溫度在條狀晶內(nèi)析出，并且在773K或更高溫度時(shí)在條狀晶界析出。在條狀晶內(nèi)的析出是比較特殊的相對快速加熱的析出方式。圖3簡要顯示了加熱速度對滲碳體析出方式的影響。滲碳體在加熱過程中以相對較低的溫度優(yōu)先在條狀晶界析出，無論圖2所示的加熱速度如何。當(dāng)緩慢加熱時(shí)，開始在條狀晶界析出的滲碳體通過吸收過飽和固溶體中的C在那里繼續(xù)長大，直到基體中的C含量達(dá)到一個(gè)平衡值為止。結(jié)果，大尺寸滲碳體多

8、分布在條狀晶界。另一方面，在快速加熱情況下，由于組織復(fù)原造成的位錯(cuò)密度降低程度和在相同溫度慢速加熱相比要小，基體中的C含量沒有達(dá)到到達(dá)高溫之前的相當(dāng)值。結(jié)果，滲碳體開始從在作為形核位置的條狀晶內(nèi)的位錯(cuò)析出。在快速加熱時(shí)，通過增加滲碳體析出位置數(shù)量，以相對高溫在條狀晶內(nèi)的滲碳體析出導(dǎo)致滲碳體的均勻分布。因