【摘 要】
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特种环境和特种零件或者构件对钢材提出更高的要求,以满足其强度、韧性、硬度等综合力学性能的要求。本论文以高碳、高强度为目标,在研究合金元素对碳化物形成动力学影响的基础上,通过优化成分设计和热处理工艺,结合变质处理开发出碳化物弥散分布于基体上的高强度、高硬度的马氏体耐磨合金材料—Cr5MoVNi钢。通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、热分析法(DSC)、X射线衍射(XRD)
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特种环境和特种零件或者构件对钢材提出更高的要求,以满足其强度、韧性、硬度等综合力学性能的要求。本论文以高碳、高强度为目标,在研究合金元素对碳化物形成动力学影响的基础上,通过优化成分设计和热处理工艺,结合变质处理开发出碳化物弥散分布于基体上的高强度、高硬度的马氏体耐磨合金材料—Cr5MoVNi钢。通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、热分析法(DSC)、X射线衍射(XRD)、压缩实验以及冲击实验等多种实验手段和方法,研究了不同热处理工艺和热压变形处理对其组织和力学性能的影响。Cr5MoVNi钢(930℃淬火)经过回火(180℃～430℃)后组织为针状回火马氏体、残留大块网状碳化物和弥散分布在基体上的析出相。随着回火温度的升高,硬度呈现下降趋势,在180℃回火时达到60.9HRC;冲击韧性出现先上升后下降趋势,380℃回火时达到峰值:5.9J/cm~2;抗压强度出现先下降后上升趋势,在330℃回火时达到峰值3767MPa;屈服强度都在2500MPa以上。Cr5MoVNi钢经过淬火(1000℃～1200℃)、中温回火(380℃)后,显微组织为:奥氏体、回火马氏体、大块网状碳化物和弥散分布的碳化物析出相。随着淬火温度的升高,奥氏体含量增多,回火马氏体含量减少;大块网状碳化物和析出相减少。随着淬火温度的升高,硬度呈现下降趋势,1200℃淬火、380℃回火后硬度15.2HRC;冲击韧性先上升后下降,在1100℃淬火、380℃回火后达到峰值20.1J/cm~2;抗压强度出现先上升后下降现象,在1100℃淬火、380℃回火时达到最大值5621MPa,而其屈服强度大幅下降,只有500MPa。在其压缩过程中,基体组织由原来的奥氏体向马氏体转变,出现二次硬化现象,硬度大幅提高,同时抗压强度快速升高。Cr5MoVNi钢经过热压变形处理后(1000℃～1250℃),再次经过930℃淬火、180℃回火,显微组织主要是回火马氏体、残留的网状碳化物和弥散分布的碳化物析出相。经过热压变形处理后,弥散分布的碳化物析出相增多,网状碳化物减少甚至消失。硬度基本没变化,冲击韧性明显提高。1100℃热变形后,冲击韧性达到5.3J/cm~2,抗压强度明显提高576MPa,屈服强度提高550MPa。
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