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无磁钢磁性衬板强化及其机理研究

作　者: 宋艳萍
导　师: 金云学
学　校: 江苏科技大学
专　业: 有色金属冶金
关键词: 高锰奥氏体钢 thermo-calc软件 微合金化 时效 碳化物
分类号: TG142.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


针对磁性衬板保护层材料强硬度低，寿命短的现状，本课题致力于提高高锰奥氏体钢的强硬度。本课题通过在调整C、Cr元素的含量，同时添加Ti、V微量元素，并结合固溶处理、弥散时效处理等热处理工艺的摸索，以及对微量元素的分布形态和强化机理进行研究，试制出高强度高硬度的无磁钢。研究结果表明：1)利用Thermo-calc软件对超高锰无磁钢在200K1600K之间存在的平衡相计算，并且以计算结果为依据，制定详细的沉淀析出热处理工艺方案。而且经试验表明，计算结果与实验结果基本一致，说明Thermo-calc软件对高锰钢的研究是有力的工具。2)钛元素可以有效细化高锰奥氏体钢的组织，从而提高材料硬度；高猛奥氏体钢在1100℃固溶处理主要获得单相奥氏体组织；在625℃700℃时效时，有M23C6相析出，其含量随温度的升高而增加直到675℃时达到最大值，进一步增加到700℃时碳化物已经开始长大聚集。钛含量在00.5%之间变化，经过固溶时效后的高锰奥氏体钢其硬度涨幅都在15%左右。这说明时效处理过程中钛元素的作用并不大，而是M23C6相析出起着主要的强化效果。3)钒含量在0.25%0.97%范围内，材料经过固溶处理后的组织为单相奥氏体组织，经过时效处理后的组织为奥氏体、M23C6相加VC相。而且随着钒含量的增加，经时效后高锰奥氏体钢的硬度涨幅提高。说明钒可使高猛奥氏体钢的时效态硬度大幅提高，含钒0.97%时最高硬度可超过300HBW，时效态材料同时存在100nm200nm的准纳米级M23C6颗粒和10nm70nm的弥散析出的VC颗粒，但材料硬度的提高主要依赖弥散析出的VC颗粒。其中细小弥散析出的VC颗粒与奥氏体基体保持着共格位向关系，但随着VC的聚集长大，尺寸达到一定程度后位向关系消失，随着钒含量的增加，高锰奥氏体钢中的位错层错也在增加。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-9
目录  9-15
第1章 绪论  15-25
  1.1 磁性衬板的工作原理及失效形式  16-17
  1.2 高锰奥氏体钢的强化机理  17-19
    1.2.1 固溶强化机理  17-18
    1.2.2 细晶强化机理  18
    1.2.3 弥散强化机理  18-19
  1.3 高锰奥氏体钢的强化措施  19-20
    1.3.1 合金化  19
    1.3.2 熔炼铸造工艺  19
    1.3.3 热处理工艺  19-20
  1.4 高锰奥氏体钢的国内外的研究现状及发展方向  20-23
    1.4.1 高锰钢国外研究现状  21
    1.4.2 高锰钢的国内研究现状  21-22
    1.4.3 高猛钢的发展方向  22-23
  1.5 本课题的选题背景及研究内容  23-25
    1.5.1 本课题的选题背景  23
    1.5.2 课题研究内容  23-25
第2章 实验方案与方法  25-29
  2.1 课题研究思路  25
  2.2 实验材料及实验设备  25-27
    2.2.1 实验材料  25-26
    2.2.2 实验设备  26-27
  2.3 材料的热处理  27
  2.4 实验分析及测试  27-29
    2.4.1 相图和相成分计算  27
    2.4.2 显微组织分析  27
    2.4.3 硬度测试  27
    2.4.4 析出相分析测试  27-28
    2.4.5 材料的成分和相组成测试  28-29
第3章 材料的熔炼和热力学计算  29-38
  3.1 材料合金成分设计  29-31
  3.2 材料的熔炼  31-33
    3.2.1 配料  32
    3.2.2 熔炼  32
    3.2.3 造型和浇注工艺  32-33
  3.3 热力学计算  33-37
    3.3.1 相图计算  33-34
    3.3.2 相含量的计算  34-36
    3.3.3 碳原子热扩散率的计算  36-37
  3.4 本章小结  37-38
第4章 钛对高锰奥氏体钢组织性能的影响  38-59
  4.1 钛对铸态高锰奥氏体钢组织性能的影响  38-40
    4.1.1 钛对铸态高锰奥氏体组织的影响  38-40
    4.1.2 钛对奥氏体高锰钢硬度的影响  40
  4.2 固溶与时效处理对材料组织性能的影响  40-52
    4.2.1 固溶处理对材料组织性能影响  40-44
    4.2.2 时效温度对材料组织性能的影响  44-48
    4.2.3 时效时间对材料组织性能的影响  48-52
  4.3 固溶退火处理对材料组织性能的影响  52-54
  4.4 钛对材料热处理后组织性能的影响  54-58
    4.4.1 钛对固溶处理后材料组织性能的影响  54-55
    4.4.2 钛对时效处理后材料组织性能的影响  55-58
  4.5 本章小结  58-59
第5章 钒对高锰奥氏体钢组织性能的影响  59-77
  5.1 钒对铸态高锰奥氏体钢组织性能的影响  59-61
    5.1.1 钒对铸态高锰奥氏体钢硬度的影响  59-60
    5.1.2 钒对铸态高锰奥氏体钢组织的影响  60-61
  5.2 热处理对材料组织性能的影响  61-69
    5.2.1 固溶处理对材料组织性能的影响  61-62
    5.2.2 时效温度对材料组织性能的影响  62-67
    5.2.3 时效时间对材料组织性能的影响  67-69
  5.3 钒对热处理后材料组织性能的影响  69-75
    5.3.1 钒对固溶处理后材料组织性能的影响  69-70
    5.3.2 钒对时效处理后材料组织性能的影响  70-75
  5.4 本章小结  75-77
结论  77-79
参考文献  79-83
攻读硕士期间发表的学术论文  83-84
致谢  84

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属材料 > 钢 > 钢的组织与性能
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