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超高强度不锈钢带状组织成因分析及相关控制工艺研究

作　者: 王奇
导　师: 万润东
学　校: 昆明理工大学
专　业: 材料学
关键词: 马氏体时效不锈钢 超高强度不锈钢 带状组织 固溶处理 形变诱发马氏体相变
分类号: TG142.71
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


合金钢,尤其是高合金钢凝固过程中由枝晶间聚集合金元素而引发的带状组织对材料的力学性能、尤其是横、纵向各向异性影响很大。而带状组织的控制与消除与材料凝固环境、热加工及热处理工艺息息相关。围绕这个主题,本文采用传统的均质化处理、创新的高温固溶及形变诱发马氏体相变等手段,对超高强度不锈钢中发现的两种带状组织进行了研究。采用电子探针技术对00Cr11Ni11MoTi2马氏体时效不锈钢进行成分分析,统计不同位置带状组织与基体成分差值,利用综合手段确定带状组织类型。实验证明,带状组织内的偏析元素主要为Ni、Cr、Ti,带状组织Ms点比基体低20～40℃。固溶(淬火)态白色条状为残余奥氏体带,时效态为残余/逆转变奥氏体带。利用均质化方法研究了均质化温度和保温时间对固溶及时效态带状组织的影响,结果表明：随着均质化温度的升高和保温时间的延长,偏析带内合金元素逐渐扩散均匀,均质化时间会显著影响时效后带状组织分布,1200℃×3h短时均质化可以消除带状组织,但时效后仍有残留；长时均质化(1200℃×5h)可以阻止时效过程中逆转变奥氏体的形成,彻底消除带状组织。带状组织中Cr偏析量影响时效处理后带状组织形貌,偏析量较低时易形成非连续带状残余/逆转变奥氏体。固溶处理温度影响马氏体相变过程中的奥氏体残留倾向,也影响时效处理过程中逆转变奥氏体的形成温度。随固溶处理温度上升,冷处理态及时效态残余/逆转变奥氏体逐渐减少,1000℃固溶处理材料及随后480℃和500℃时效材料带状组织完全消除。20Cr10Ni6Co14Mo2W超高强度不锈钢中带状组织为马氏体条带,带内Cr、Mo含量较基体分别低0.76、0.84。预变形可诱发马氏体相变并提高马氏体含量,马氏体含量随形变量的提高而逐渐增多。马氏体含量与形变量无线性关系,随着形变量的提高,马氏体增长速度逐渐放缓。预变形后时效温度对带状组织影响并不明显。当变形量小于20%时,基体和马氏体带的显微硬度增长速率相当,大约增加50%以上；当形变量超过20%以后,基体硬度继续升高,但马氏体带硬度快速上升。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章 综述  9-31
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 带状组织概述  10-26
    1.2.1 定义  10
    1.2.2 形貌  10-15
    1.2.3 起因  15-16
    1.2.4 危害  16-17
    1.2.5 影响因素  17-18
    1.2.6 消除方法  18-24
    1.2.7 其他研究方向  24-26
  1.3 超高强度不锈钢概述  26-29
    1.3.1 超高强度不锈钢分类  26-27
    1.3.2 马氏体时效不锈钢  27-29
  1.4 超高强度不锈钢带状组织  29-30
  1.5 研究的意义和内容  30-31
第二章 高温均质化对OOCr11Ni11MoTi2马氏体时效不锈钢带状组织影响  31-43
  2.1 前言  31
  2.2 实验材料和方法  31-32
  2.3 原始带状组织  32-33
  2.4 元素偏析程度  33-34
  2.5 带状残余/逆转变奥氏体的确定  34-36
    2.5.1 合金元素稳定奥氏体当量  34
    2.5.2 带状组织显微硬度  34-35
    2.5.3 带状组织形变诱发马氏体相变行为  35-36
  2.6 元素偏析与M_s点之间的关系  36-38
  2.7 均质化处理对带状组织的影响  38-41
  2.8 小结  41-43
第三章 高温固溶对OOCr11Ni11MoTi2马氏体时效不锈钢带状组织影响  43-61
  3.1 前言  43
  3.2 实验材料和方法  43-44
  3.3 固溶处理对带状偏析的影响  44-48
    3.3.1 固溶处理温度对带状偏析的影响  44-46
    3.3.2 时效处理对固溶后带状偏析的影响  46-48
  3.4 固溶处理温度对过剩相的影响  48-49
  3.5 固溶处理对纵向试样力学性能的影响  49-54
    3.5.1 固溶处理温度对纵向力学性能的影响  49-51
    3.5.2 固溶处理温度对微观组织的影响  51-52
    3.5.3 纵向试样断口形貌  52-54
  3.6 横纵向试样力学性能对比  54-59
    3.6.1 固溶处理温度对横纵向力学性能的影响  54
    3.6.2 横向拉击断口低倍形貌  54-56
    3.6.3 横向拉伸断口高倍形貌  56-57
    3.6.4 横纵向冲击断口对比  57-59
    3.6.5 偏析带对断裂方式的影响  59
  3.7 小结  59-61
第四章 预变形对20Cr10Ni6Co14Mo2W超高强度不锈钢带状组织的影响  61-71
  4.1 前言  61
  4.2 实验材料和方法  61-62
  4.3 原始带状组织  62-64
  4.4 预变性对原始带状组织的影响  64-66
  4.5 时效温度对预变性带状组织影响  66-68
  4.6 时效温度对预变性材料显微硬度影响  68-69
  4.7 小结  69-71
第五章 结论  71-73
致谢  73-75
参考文献  75-83
附录 攻读硕士学位期间所参与科研项目及发表的论文  83-85

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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 > 特种性能钢 > 不锈钢、耐酸钢
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