钢丝索氏体微观组织尺寸控制及相变条件研究-材料工程专业论文.docxVIP

贵州大学（20 贵州大学（2015 届）硕士研究生学位论文 第 I 页 第 PAGE 第 PAGE IV 页 贵州大学（2015 届）硕士研究生学位论文 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 目录 目录 I 摘 要 III Abstract IV 第一章 绪 论1 1.1 线材概述1 1.2 钢丝概述2 1.2.1 钢丝定义及分类2 1.2.2 钢丝的生产技术3 1.2.3 钢丝产业的发展现状及趋势4 1.3 现有钢丝处理工艺及存在问题5 1.3.1 铅浴处理及存在的问题5 1.3.2 盐浴处理及存在的问题6 1.3.3 水浴处理及存在的问题6 1.3.4 流态床淬火技术及存在的问题7 1.4 珠光体转变理论7 1.5 课题研究背景、目的及意义9 第二章 实验材料与方法12 2.1 试验材料12 2.2 奥氏体化温度（Ac1）及索氏体相变点（Ar1）的测定 12 2.3 常规力学性能和断裂性能13 2.3.1 拉伸力学性能测试13 2.3.2 准静态断裂韧性（ J0.2BL）测试 14 2.3.3 常规冲击试验17 2.4 显微组织观察17 2.4.1 晶粒观察17 2.4.2 组织观察17 2.5 裂纹扩展路径观察18 2.6 断口分析18 第三章 风冷新工艺19 3.1 风冷新工艺可行性研究19 3.2 探索实验方法20 3.3 实验结果及讨论21 第四章 等温温度对材料断裂韧性的影响23 4.1 实验方案24 4.2 实验结果25 4.2.1 微观组织及性能25 4.2.2 断裂韧性（ J0.2BL）测试 29 4.2.3 裂纹路径 SEM 36 4.3 实验结果分析及讨论38 4.3.1 组织与力学性能的关系38 4.3.2 组织与断裂韧性的关系39 4.4 实验结论45 第五章 奥氏体化温度对材料断裂韧性的影响46 5.1 实验方案46 5.2 实验结果47 5.2.1 微观组织及性能47 5.2.2 断裂韧性（ J0.2BL）测试 50 5.2.3 裂纹路径 SEM 53 5.2.4 冲击韧性实验54 5.3 实验结果分析及讨论57 5.4 实验结论61 第 6 章 结论62 参考文献63 致谢 67 附录 69 贵州大学（20 贵州大学（2015 届）硕士研究生学位论文 第 III 页 第 PAGE 第 PAGE IV 页 贵州大学（2015 届）硕士研究生学位论文 摘 要 随着钢丝生产工艺的改进，钢丝的强度等级不断提高，材料内部缺陷或者微 裂纹的存在在服役过程以及后续加工过程中导致的破坏越来越受到重视，断裂韧 性作为反映材料抵抗裂纹失稳扩展能力的重要性能指标被广泛关注。同时针对断 裂韧性的研究在讨论裂纹扩展路径以及裂纹扩展功与微观组织特征的关系具有 重要作用。本文以珠光体钢为研究对象，通过控制不同的相变条件以获得相应的 微观组织，探讨了相变条件对材料微观组织的影响，并通过力学性能测试、准静 态断裂韧性测试、冲击韧度测试等，在扫描电子显微镜（SEM）下观察了微观组 织、裂纹扩展路径以及断口形貌。通过理论分析建立了微观组织与珠光体钢断裂 韧性之间的关系模型，在此基础上对不同微观组织珠光体钢断裂韧性的实验数据 进行分析，验证了模型的合理性。 研究结果表明，盐浴等温温度是珠光体片层间距大小的主要控制因素，随着 等温温度的升高，珠光体片层间距逐渐变大，在不考虑其他影响因素条件下，珠 光体钢的断裂韧性随片层间距的变大而降低。奥氏体化温度主要影响材料的晶粒 尺寸大小，随着奥氏体化温度的降低，材料的晶粒尺寸逐渐变小，珠光体团尺寸 也随着变小。珠光体团的细化，将导致裂纹扩展路径频繁的曲折转向，增加了裂 纹扩展阻力，有利于材料断裂韧性的提高。 少量的先共析铁素体存在能有效的降低材料裂纹尖端应力，降低裂纹扩展速 率，但是大量的先共析铁素体会明显降低材料整体强度，不利于材料断裂韧性的 提高。所以，适量的先共析铁素体的存在，有利于材料断裂韧性的提高。 建立的珠光体钢微观组织与断裂韧性之间的关系模型与实验结果符合的较 好，根据此理论模型能较方便的预测随微观组织的变化，珠光体钢断裂韧性的变 化趋势。 关键词：珠光体钢; 索氏体化率; 断裂韧性; 片层间距; 冲击韧度 Abstract With the improvement of the production technology of steel wire, the strength level of the wire is gradually increasing. And the damage of the existence of material inner defects or microcrack on the service pr