30MnNiCuMoB-RE铸钢的连续冷却相变动力学研究.pdf

试验研究收稿日期:作者简介:李传维()男副教授主要从事金属材料增材制造及热处理工艺研究工作:.基金项目:国家自然科学基金面上项目(.)铸钢的连续冷却相变动力学研究李传维刘泽盛顾剑锋董安平张 梅何耀宇(.上海交通大学 材料科学与工程学院上海.内蒙古第一机械集团有限公司工艺研究所内蒙古 包头)摘 要:采用淬火相变热膨胀仪测定了 铸钢 完全奥氏体化后以不同速度连续冷却时的膨胀曲线 通过金相检验和硬度测定研究了 铸钢在连续冷却过程中的相变动力学 结果表明:铸钢在 完全奥氏体化后以./的速率冷却时随着冷却速率的增大奥氏体依次转变为铁素体、贝氏体和马氏体铁素体转变温度区间为 贝氏体转变温度区间为 马氏体转变温度区间为 从获得的连续冷却转变()曲线可知随着冷却速率的降低发生贝氏体相变的临界冷速为 /发生铁素体转变的临界冷速为./由于钢中存在一定程度的偏析以./的速率冷却时奥氏体依次转变为铁素体和贝氏体钢的组织不均匀随着冷却速率的提高钢的硬度从 提高至 关键词:铸钢冷却速率显微组织连续冷却转变()曲线中图分类号:.文献标志码:文章编号:()(.):.()./()()/./()./().:()热处理 年第 卷 第 期 引言过冷奥氏体的转变是钢铁材料的最重要的固态相变之一弄清该相变的规律对于调控钢铁材料的组织和性能具有重要意义 钢是我国自主研发的铸钢其成分特点是添加硼和稀土元素用于改善力学性能 硼和稀土元素的添加必将对钢的固态相变产生影响导致过冷奥氏体在连续冷却过程中的转变更为复杂目前关于研究 铸钢固态相变的 报 道 极 少 尤 其 是 缺 少 其 连 续 冷 却 转 变()动力学曲线 热处理工艺制订缺乏可靠的依据导致生产中难以调控其组织和性能因此亟待获得此钢准确可靠的 曲线热膨胀法是研究钢铁材料固态相变动力学的常用方法之一试样在加热、冷却或等温过程中由于相变引起的比体积变化均会反映在膨胀曲线上即曲线斜率发生突变采用切线法获得曲线拐点温度即可得到相应的相变特征温度并通过杠杆定律计算出相变量与温度之间的关系为材料相变动力学的研究提供依据本 文 采 用 多 功 能 相 变 热 膨 胀 仪 模 拟 铸钢 奥氏体化后以不同速率连续冷却时的相变膨胀行为结合金相检验和硬度测定绘制钢的 曲线 基于 曲线分析奥氏体化后的冷却速率对过冷奥氏体转变的影响探讨相变对钢的性能的影响为生产中对该铸钢热处理工艺的制订、组织性能的调控提供依据 试验材料与方法试验用 铸钢的合金元素为、等另外添加微量的 和 如表 所示 表 试验用 铸钢的化学成分(质量分数)单位:项目标准值.测定值.采用/多功能相变热膨胀仪进行热膨胀试验 为保证试样快速加热或冷却过程中温度均匀将试样制成长 内、外径分别为 和 的中空圆柱形 热膨胀试验工艺如图 所示 首先以 /的速率将试样加热至 奥氏体化 随后以./的速率冷却至室温 为避免试样氧化对膨胀量测试结果的影响将试样在高真空条件(压力.)时由于稀土元素具有强烈的化学活性可与氧、氢及氮等作用形成相应的化合物并能加快氮、氢化合物的分解因此在将试样装入离子渗氮炉内的同时加入稀土元素催渗剂即可实现稀土元素催渗离子渗氮 当气氛中含有稀土元素时能加速介质分解有利于气相活化稀土元素能进入钢件表面由于稀土元素与铁原子的尺寸差别大进入表面的稀土元素使周围点阵产生严重畸变有利于氮原子吸附和扩散 稀土元素的加入增加了离子轰击效应使钢件表层一定厚度的范围内空位及位错等晶体缺陷增加加快了氮原子的扩散 结论()、不锈钢通过不同的渗氮温度和不同的氮氢配比下进行离子渗氮 在渗氮温度为 时渗层最均匀()、不锈钢在渗氮温度为 时经稀土元素 催渗 其中 不锈钢的渗层深度为.不锈钢的渗层深度为.表面硬度达到 .左右渗层均匀()在渗氮温度为 和 离子渗氮的工艺条件下达到同样的渗层深度、不锈钢在稀土元素催渗离子渗氮与常规离子渗氮比较渗速由原来的渗氮 缩短为 参考文献 陈海燕朱有兰.固溶处理对 不锈钢焊缝腐蚀性能的影响.材料热处理学报():.侯东坡宋仁伯项建英等.固溶处理对 不锈钢组织和性能的影响材料热处理学报():.孙小燕刘孝光汪列降等.固溶处理对 不锈钢晶界腐蚀性能的影响.腐蚀科学与防护技术():.赵程.奥氏体不锈钢低温、和 表面硬化处理.青岛科技大学学报():.张红霞段志琴.稀土催渗技术的应用研究.湖北汽车工业学院学报():.宋娜强巍杨小宁等.稀土元素对 钢离子渗氮工艺的影响.装备环境工程():.(上接第 页).:.:.:.:.卢新春 罗贻正 王艳林.含硼弹簧钢 的淬透性及其 曲线.金属热处理 ():.:.().:.黄进峰 方鸿生 徐平光等.稀土、钛变质对贝氏体铸钢成分偏析及强韧性的影响.金属热处理学报():.():.:.张清东 林潇 刘吉阳等.钢热处理过程有限元法数值模拟模型研究.金属学报 ():.李兵 唐正连 罗元元等.热处理工艺对低合金高性能铸钢组织和性能的影响.材料热处理学报 ():.崔忠圻 覃耀春.金属学与热处理.北京:机械工业出版社.王旭中 田瑞生 刘进益等.热处理强韧化组织结构根据的研究.金属热处理学报():.热处理 年第 卷 第 期