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1200MPa级超高强韧 微合金化低碳钢 显微组织和力学性能的研究 摘要 淬火-碳分配工艺是在传统的马氏体转变淬火-回火工艺的基础上发展而来的。这种新工艺是由J．G．Speer等人提出的，其工艺特点是：在奥氏体化之后，需要将钢淬火至Ms点与Mf点之间，从而得到过饱和的马氏体，然后再在较高的温度进行一段时间的碳分配，使C元素从过饱和的马氏体分配至残留奥氏体，残奥因为富碳而稳定，再冷却至室温。在室温下，这种工艺的组织为马氏体和残余奥氏体。其中，马氏体组织可以保证钢的强度，而残留奥氏体可以保证钢的塑性，这是因为其在形变过程中发生了相变诱发塑性。前人已经从碳含量和淬火温度等各个方面对QP热处理过程进行了大量研究。本文主要研究的是Co和Al这两种元素对高碳钢在不同热处理工艺下组织的影响。通过设计对比实验，研究了这两种元素对连续冷却转变以及对淬火-碳分配(QP)工艺的影响。 通过设计对比实验，在较慢冷却速度下（0.02–2.0 /s）研究了Co和Al元素对高碳钢连续冷却转变及组织的影响。采用Thermecmastor热模拟试验机研究了Co和Al对高碳钢在连续冷却过程中的组织转变，测量了其相变温度，建立了其连续冷却转变（CCT）曲线。在0.1 /s缓慢连续冷却条件下，可以获得片层间距为45 nm，硬度为425 HV1的超细全珠光体组织。实验和计算结果表明Co和Al合金的加入增加了奥氏体到珠光体转变的自由能，加速了珠光体转变和细化珠光体片层间距，在缓慢连续冷却条件下得到了纳米尺度的全珠光体组织。 在研究QP工艺对高碳钢组织的影响时，利用MUCG 83软件计算了TTT曲线，设计出了QP工艺：在950 奥氏体化，保温30分钟然后淬火至190 和100 ，再在400 保温进行碳分配0 s,300 s,1800 s,最后水淬至室温。采用金相显微镜和扫描电子显微镜观察了热处理后样品的显微组织，利用XRD对残留奥氏体含量进行了测定，并利用显微硬度仪测定了样品的维氏硬度。结果表明：对于同一种钢而言，残留奥氏体含量随着碳分配保温时间的延长而增多，但硬度降低。Co和Al的加入可以提高转变的Ms点，细化残留奥氏体的尺寸，使残留奥氏体以薄膜状的形式存在而不是块状，同时提高了残留奥氏体的含量。 QP；马氏体；残留奥氏体；组织 参考文献 叶宏 沟引宁 张春艳 《金属材料与热处理》 化学工业出版社 2009.1 刘爽 唐广波 李激光 孙浩源 李斌 1800MPa级低合金超高强度工程机械用钢显微组织和机械性能 辽宁大学材料与冶金学院 钢铁研究总院特殊钢研究所 第49卷 第1期 2014.1 李灿明 王建景 闫志华 国内机械用钢发展现状及市场预测 莱芜钢铁集团有限公司 第30卷第5期 2001.10 工艺流程：轧制+热处理 正火+淬火（水冷）+（400~500）回火 轧制过程：得到奥氏体，奥氏体化过程包括均匀化过程和微合金元素的固溶过程，是在板坯加热过程中完成的，加热温度可达1050～200℃。通过轧制温度规范控制，在轧制中发生相转变和脱溶沉淀，利于在冷却过程中析出二次相，从而细化晶粒提高强度，二次相粒子的大小和数量取决于冷却速率。钢板在略低一些的温度下垛进行扩散去氢处理，经过不同热处理阶段就形成特定的钢板组织结构。 元素 C Si Mn Cr Mo V 成分% 0.13 1.50 1.50 1.5 0.45 0.1 元素 Nb Ti Ni S P N 成分 0.03 0.03 1.0 0.0053 0.005 0.0049 目录 摘 要 I Abstract II 第1章 文献综述 1 1.1 背景 1℃)工艺工程及其相关组织转变 1.3 奥氏体化 1.4 板条马氏体转变 4 1.5 碳化物转变 1.6 回火屈氏体转变 5 1.6 超高强度钢的设计 13 1.7 本文研究内容 14 第2章 实验方法与设备 16 2.1 实验用钢的准备 16 2.2 金相观察 16 2.2.1 金相样品制备 16 2.2.2 金相观察设备 16 2.3 显微硬度测量 16 2.4 XRD测量原理及计算方法 17 第3章 Co和Al对高碳钢连续冷却转变及组织性能的影响 19 3.1 前言 19 3.2 实验材料与方法 19 3.3 显微组织与CCT曲线 20 3.3.1 热膨胀曲线 20 3.3.2显微组织 23 3.3.3 CCT曲线的绘制 24 3.4珠光体片层间距和硬度 27 3.5 讨论 28 3.5.1 Co和Al元素对珠光体组织和片层间距的影响 28 3.5.2 Co和Al合金对珠光体转变动力学和热力学的影响 29 3.6 小结 30 第4章 Co和Al对淬火-碳分配工艺及组织性能的