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低温超级贝氏体钢的相变

作　者: 胡锋
导　师: 吴开明
学　校: 武汉科技大学
专　业: 材料学
关键词: 等温转变连续冷却转变回火 Q-P-T处理贝氏体钢
分类号: TG142.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在200℃至300℃温度的低温贝氏体转变区域,所得到的纳米级贝氏体组织,具有优良的机械性能。显微组织观察表明,转变的组织由贝氏体铁素体和富碳残余奥氏体组成,贝氏体铁素体的板条厚度小于50 nm,硬度可达640 HV1。在低温转变下,奥氏体的强度和大的驱动力可以显著细化贝氏体铁素体板条。X-射线衍射分析表明,低温贝氏体转变是一个不完全反应。富碳的残余奥氏体中的碳含量低于理论的非平衡(Ae3’)相界,贝氏体铁素体中的碳含量低于理论的T0’相界。利用光学和扫描电子显微镜研究了低温超级贝氏体钢中的等温全珠光体转变现象。奥氏体向珠光体转变可以在500~700℃的温度范围内发生。测量转变的珠光体体积分数表明,含有Co和Al合金的钢比不含这两种合金中的珠光体的体积分数要大。分析结果表明,Co和Al合金元素的加入,可以加速珠光体转变;同时,在等温转变中,还可以得到更细密的在珠光体组织,珠光体的片层间距还能有效地降低。利用光学和电子显微镜研究了低温超级贝氏体钢中的连续冷却珠光体转变现象。在超级贝氏体中,缓慢冷却可以得到超细的珠光体组织。当冷却速度为0.1℃/s时,珠光体的片层间距平均为44 nm,对应的硬度大约为420 HV1。Co和Al合金的加入,可以加速珠光体转变,细化珠光体的片层间距;同时,Co和Al合金元素还可以把连续冷却珠光体转变限制在一个很窄的温度范围。在400℃至700℃温度的回火转变区域,对低温超级贝氏体钢的回火抗性和碳化物析出行为进行了研究。显微组织观察和硬度测试表明,试样在较低温度下回火,当回火时间达到8 h,析出的碳化物可以导致一定的沉淀强化(~40 HV1),随着回火温度的增加,由于贝氏体铁素体板的粗化,出现了明显的软化现象。同时,Co和Al的加入,可以减缓富集残余奥氏体和过饱和贝氏体铁素体中碳化物的析出。高碳超级贝氏体钢,经过淬火-碳分配-回火(Q-P-T)工艺处理,可以获得纳米尺寸的双相显微组织。显微组织分析结果表明,其显微组织为纳米结构马氏体、残余奥氏体和碳化物组成。其显微硬度高达700 HV1。X-射线衍射分析表明,碳在转变过程中,由马氏体向残留奥氏体中扩散,形成贫碳的马氏体、富碳的残留奥氏体和纳米级碳化物的混合组织,其硬度甚至超过低温贝氏体组织。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
1 Introduction – Literature Review  11-21
  1.1 Aim of the work  11
  1.2 Bainitic transformation  11-14
    1.2.1 Microstructures  12-13
    1.2.2 Incomplete reaction  13-14
  1.3 Low temperature bainite  14-15
  1.4 Medium temperature pearlite  15-16
  1.5 Tempering of bainite  16-17
  1.6 Quenching and Partitioning (Q&P) treatment  17-18
  1.7 Quenching-Partitioning-Tempering (Q-P-T) treatment  18-20
  1.8 Summary  20-21
2 Isothermal Bainite Transformation in High Carbon Stee  21-29
  2.1 Introduction  21
  2.2 Experimental  21-22
  2.3 Results  22-26
    2.3.1 Transformed microstructures  22-23
    2.3.2 Carbon content in austenite and ferrite  23-25
    2.3.3 Bainite plate thickness and dislocation density  25-26
  2.4 Discussion  26-28
    2.4.1 Transformation kinetics  26-27
    2.4.2 Microstructural effects  27-28
  2.5 Conclusions  28-29
3 Isothermal Pearlite Transformation in High Carbon Stee  29-36
  3.1 Introduction  29
  3.2 Experimental  29-30
  3.3 Results  30-34
    3.3.1 Transformed microstructures  30-31
    3.3.2 Kinetics of pearlite transformation  31-32
    3.3.3 Interlamellar spacing  32-33
    3.3.4 Hardness of pearlite  33-34
  3.4 Discussion  34-35
    3.4.1 Acceleration of pearlite transformation  34
    3.4.2 Refinement of pearlitic microstructure  34-35
  3.5 Conclusions  35-36
4 Continuous Cooling Pearlite Transformation in High Carbon Stee  36-43
  4.1 Introduction  36
  4.2 Experimental  36-37
  4.3 Results  37-40
    4.3.1 Cooling curves  37-38
    4.3.2 Microstructures  38-40
    4.3.3 Interlamellar spacing and hardness  40
  4.4 Discussion  40-42
    4.4.1 Effect of Co and Al alloying on pearlite transformation  40-41
    4.4.2 Ultra-fine pearlitic microstructure  41-42
  4.5 Conclusions  42-43
5 Tempering Treatment in High Carbon Stee  43-52
  5.1 Introduction  43
  5.2 Experimental  43-44
  5.3 Results  44-50
    5.3.1 Initial microstructures  44-45
    5.3.2 Tempered microstructures  45-47
    5.3.3 Tempering hardness  47-48
    5.3.4 Identification of carbides  48-50
  5.4.Discussion  50-51
  5.5 Conclusions  51-52
6 Q-P-T Treatment in High Carbon Stee  52-60
  6.1 Introduction  52
  6.2 Experimental  52-53
  6.3 Results  53-56
    6.3.1 Transformed microstructures  53-55
    6.3.2 Volume fraction of retained austenite and hardness  55-56
  6.4 Discussion  56-59
    6.4.1 Thermodynamics of carbon partitioning  56-58
    6.4.2 Transformation kinetics  58
    6.4.3 Microstructural effects  58-59
  6.5 Conclusions  59-60
7 Conclusions & Future  60-62
  7.1 Conclusions  60
  7.2 Future work  60-62
References  62-67
Acknowledgments  67-68
Publications  68

低温超级贝氏体钢的相变

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