热处理对低碳高合金钢组织和性能的影响

一、热处理对低碳高合金钢组织和性能的影响（论文文献综述）

荣雪荃^[1]（2021）在《含铝低合金钢的纳米铜析出和残余奥氏体调控及力学行为研究》文中进行了进一步梳理设计具有多相（Multi-phase）组织、亚稳（Meta-stable）奥氏体和多尺度（Multi-scale）纳米析出的“M3”组织对发展高性能工程用钢具有重要意义。本文从合金成分设计和工艺调整入手,对含Al低碳低锰钢中包含纳米富铜析出相和残余奥氏体的多相组织进行调控,通过铜析出和残余奥氏体的协同作用提高低碳低锰钢的强度和塑性。为了获得大量弥散分布的纳米BCC Cu析出以达到最佳析出强化效果,本文研究Al元素对低碳低合金钢中Cu析出行为的影响,研究发现500℃回火1小时后,添加1 wt%Al使Cu析出的数量密度从6.2±0.7×1023 m-3提高到13.9±0.9×1023m-3,而晶界和位错上Cu析出的平均半径从2.4±0.5 nm减小到1.9±0.5 nm;回火2小时后,Al在Cu析出中明显富集。为了排除多元合金成分和Al的交互作用对Cu析出的影响,进一步探讨了加Al对Fe-Cu和Fe-Cu-Mn合金中Cu析出早期阶段的影响,在550℃回火5分钟后,1wt%Al的添加使Fe-Cu和Fe-Cu-Mn合金中Cu析出的数量密度分别提高了 7倍和2倍,平均半径分别减小了 57%和42%。结果表明Al可以大幅提高Cu析出的数量密度,减小析出尺寸,而Mn的存在会减弱这种效应。耦合铜析出的强化效果和残余奥氏体的相变诱导塑性效应获得高强高塑钢的关键是在析出纳米富Cu相时保留足够多且稳定的残余奥氏体。本文对含Al-Cu低碳低锰钢进行了淬火&配分-回火（Q&P-T）处理,Q&P-T钢获得了数量密度为1.22 ×1024m-3的富Cu相纳米析出和20 vol.%的富碳残余奥氏体。与Q&P钢相比,Q&P-T钢的抗拉强度和屈服强度分别升高了 130 MPa和297 MPa,总延伸率和均匀延伸率分别提升了 3%和4%。回火后,强度和塑性同时提高的原因是,Q&P样品由残余奥氏体、富碳的新生马氏体和回火马氏体组成,在回火过程中,新生马氏体和残余奥氏体之间发生碳配分,使奥氏体稳定性提高,导致塑性升高,同时纳米铜析出大幅提高强度。为了简化Q&P-T工艺流程,并获得C-Mn双稳定的残余奥氏体,本文对含Al-Cu低碳低锰钢进行了临界-回火热处理,对比了经过热轧和冷轧的初始组织对临界-回火工艺中组织演变和力学性能的影响。结果表明,在临界退火过程中,热轧样品中形成了板条状的逆转奥氏体并几乎全部保留至室温,而冷轧样品中形成了尺寸较大的球状逆转奥氏体,稳定性较低,在临界退火后冷却过程中形成较多的富碳新生马氏体。在随后的回火过程中,热轧样品中的板条状残余奥氏体大量分解,而冷轧样品中的富碳新生马氏体和残余奥氏体之间发生了碳配分,使残余奥氏体更加稳定,塑性明显升高。同时,回火过程中产生的铜析出使屈服强度提高了 150-200 MPa。

魏军虎^[2]（2020）在《低碳合金钢Q-P-T工艺及强韧化机理的研究》文中进行了进一步梳理21世纪以来,我国的工业发展越来越迅速,人们对钢铁材料的性能要求也随之更加严格,因此开发出具有高强度兼具有高塑性的高性能钢,具有重要意义。本文选取24CSiMnNiCrMoV低碳合金钢作为研究对象,对其进行QPT热处理,采用OM、SEM、TEM、XRD、EDS以及拉伸实验等方法,研究热处理工艺参数对材料微观组织及力学性能的影响,进而揭示其强韧化机制。将低碳合金加热至900℃完全奥氏体化保温30 min,于240℃盐浴溶液中进行等温淬火5 min,随后在280℃360℃温度区间进行回火配分60 min,最后水冷至室温。研究回火配分温度对低碳合金钢组织和性能的影响规律。结果表明,随着回火配分温度的升高,实验钢的屈服强度逐渐降低,抗拉强度先降低后升高,而延伸率则呈现出先升高后降低的趋势。当在回火配分温度为340℃时,实验钢的力学性能达到最佳配合,即抗拉强度为1806 MPa,屈服强度为1495 MPa,延伸率为17.7%,强塑积可达32.92 GPa·%。与传统QT工艺相比,强塑积提高了约75%。强韧化性能随温度的变化规律与实验钢获得由板条贝氏体、马氏体、残余奥氏体和碳化物组成的多相组织密切相关。随着回火温度的升高,碳含量较高的二次马氏体的含量逐渐降低,同时贝氏体从晶界处向晶粒内部逐渐长大,且尺寸变粗。残余奥氏体的含量则随着回火配分温度的升高而增大,其形貌逐渐由薄膜状向块状转变,其机械稳定性逐渐降低。此外,在马氏体基体上形成渗碳体和碳化钒颗粒,对材料的强度也有重要的贡献,但随着温度的升高该作用会逐渐减弱。在QPT工艺中增加两相区等温处理,引进一定量铁素体软相,研究了两相区等温处理和回火配分温度对实验钢组织和性能的影响。铁素体在受力过程中不仅可以协调马氏体形变还可以推迟残余奥氏体的TRIP效应。通过调控铁素体、贝氏体、马氏体、残余奥氏体和碳化物等多相组织的形貌、尺寸及占比,可以对其性能进行优化。当回火配分温度为300℃时,力学性能达到最佳配合,抗拉强度为1508 MPa,屈服强度为1048 MPa,延伸率为22.4%,强塑积为33.7GPa·%。

宋扬^[3]（2020）在《钛微合金化及热处理对低碳高强钢组织和性能的影响》文中研究指明低碳高强钢因其应用环境以及使用条件的特殊性,常常材料需要具有良好的力学性能。对低碳高强钢进行微合金化处理并结合一定的热处理工艺,可以有效地提高材料的性能;研究钛微合金化及热处理工艺对低碳高强钢组织和性能的影响规律及作用机理对于提高材料的性能、扩大材料的应用具有重要的意义。本文主要研究了钛微合金化处理以及固溶处理对低碳高强钢显微组织和力学性能的影响规律,并对析出粒子对材料原奥氏体晶粒尺寸长大的影响规律以及材料的强化机制进行了分析与讨论。通过JMatPro软件模拟分析材料的热力学及动力学行为,随着钛元素含量的增加,低碳高强钢平衡相成分中的Ti（C,N）沉淀相含量逐渐增加、析出温度逐渐升高,而M23C6的析出量和析出温度降低。提高钛元素的含量,会促进低碳高强钢等温冷却转变过程中的铁素体转变以及连续冷却转变过程中马氏体组织的形成;而钛含量改变不会对低碳高强钢的Ac3温度产生明显影响。在低碳高强钢中加入了不同含量的钛元素并在不同温度下固溶处理30min,分析钛元素含量以及固溶温度对低碳高强钢显微组织的影响。低碳高强钢的显微组织主要是板条马氏体,钛元素含量的增加没有改变低碳高强钢的室温相组成;随着钛含量的增加,材料的原奥氏体晶粒尺寸降低,并在钛元素含量达到0.05 wt%时原奥氏体晶粒最小,随着钛含量的继续升高,原奥氏体晶粒细化程度减弱但相比于未添加Ti的试样,原奥氏体晶粒仍得到细化。固溶处理不会改变低碳高强钢的相组成;随着固溶温度的提高,材料的原奥氏体晶粒尺寸仅略微长大,马氏体板条的边界逐渐模糊。测试了不同钛含量、不同固溶处理工艺的低碳高强钢的力学性能。提高钛元素的含量,低碳高强钢的强度、硬度提高,塑性降低、屈强比提高;钛元素含量达到0.05 wt%时低碳高强钢的力学性能最优,继续提高钛元素的含量,材料的性能有所下降,但与未进行钛微合金化处理的无钛钢相比,性能仍然较好。在850℃～900℃的温度范围内对材料进行固溶处理时,固溶温度每提高25℃,材料的强度提高约50 MPa～100 MPa,材料的屈强比降低。结合第4章及第5章的内容分析了析出粒子对含钛低碳高强钢显微组织长大行为的影响,并讨论了钛微合金化处理后材料的强化机制。在钛微合金化低碳高强钢中,生成的Ti C粒子、Ti N粒子可以细化组织、抑制原奥氏体晶粒的长大,但是Ti C粒子的抑制作用最强;当低碳高强钢中的Ti C粒子不能析出时,材料的晶粒长大倾向性明显。对于钛微合金化低碳高强钢,它的高强度主要是固溶强化、细晶强化、沉淀强化、位错强化协同作用的结果。

刘永健^[4]（2020）在《镍、钼及热处理工艺对低合金铸钢组织与性能的影响》文中研究说明汽车产业是现代工业文明的象征,在生产和生活中发挥着重要的作用。重型卡车因运输量大、装卸方便且经济实用而被广泛使用。牵引座是重卡中连接牵引车和半挂车的关键部件,直接影响着车辆系统的安全性能,因此要求牵引座用钢具有高强度、高韧性及良好的焊接性能。我国针对牵引座用铸钢研究较少,对牵引座用低合金铸钢进行研究,可提升我国汽车关键零部件的技术水平,促进我国重型卡车制造技术的发展。本文设计低合金铸钢化学成分配比为:C 0.22%～0.28%、Si 0.4%～0.8%、P≤0.03%、S≤0.03%、Mn 0.5%～1.1%、Cr 0.5%～0.7%、Ni 1.0%～2.0%、Mo 0.3%～0.7%、Nb 0.04%～0.05%。通过优化合金成分并设计正火回火、淬火回火、淬火&碳分配（Q&P）三种热处理工艺,研究镍、钼及热处理工艺对低合金铸钢组织与性能的影响。研究结果如下:不同镍含量和不同钼含量低合金钢铸态组织均由珠光体和少量块状铁素体组成。随着镍含量和钼含量的增加,低合金铸钢的组织更加细化均匀。不同镍含量低合金铸钢正火回火态组织为索氏体和铁素体,淬火回火态组织为回火索氏体。正火回火态下,随着镍含量增加,组织更加细化均匀,硬度和抗拉强度逐渐增大,伸长率和冲击功逐渐降低。镍含量为1.0%时,硬度、抗拉强度、伸长率和冲击功分别为191 HB、627.5 MPa、21.5%和51.7 J,强塑积为13.5 GPa·%。淬火回火态下,随着镍含量增加,基体组织中出现条状铁素体,硬度和抗拉强度逐渐增大,伸长率先迅速降低再缓慢上升,冲击功逐渐降低。镍含量为1.0%时,硬度、抗拉强度、伸长率和冲击功分别为217 HB、720 MPa、20.5%和84.04 J,强塑积为14.8 GPa·%。不同钼含量低合金铸钢正火回火态组织为索氏体,淬火回火态组织为回火索氏体。两种热处理状态下,随着钼含量的增加,组织更加均匀、细小,硬度和强度呈上升趋势,上升趋势先快后缓慢,伸长率和冲击功呈下降趋势。钼含量为0.5%时,低合金铸钢的综合性能较好,正火回火态下硬度、抗拉强度、伸长率和冲击功分别为252 HB、820 MPa、15.5%和13.68 J,其强塑积为12.7 GPa·%。淬火回火态下硬度、抗拉强度、伸长率和冲击功分别为278 HB、890 MPa、13.5%和18.62 J,强塑积为12.0 GPa·%。不同Q&P工艺处理后低合金铸钢组织均为板条状马氏体和未腐蚀出形貌的块状马氏体。随着初始淬火温度的升高,马氏体板条形貌变清晰,板条逐渐变长,低合金铸钢的抗拉强度逐渐降低,伸长率和冲击功先升高后降低。随着碳分配时间的延长,组织中出现少量块状的马/奥（M/A）岛状结构,基体上出现白色颗粒状碳化物,低合金铸钢的强度呈下降趋势,伸长率和冲击功先增高后降低。在初始淬火温度为260oC,碳分配时间为10 min时,低合金铸钢的综合性能较好,此时抗拉强度为982 MPa,伸长率为14.44%,冲击功为21.90 J,强塑积为14.1 GPa·%。综合镍和钼对低合金铸钢组织和性能的影响,建议牵引座用低合金铸钢成分为:C 0.26%～0.28%、Si 0.5%～0.7%、P≤0.03%、S≤0.03%、Mn 0.9%～1.1%、Cr 0.5%～0.7%、Ni 0.8%～1.2%、Mo 0.4%～0.6%、Nb 0.04%～0.05%,并根据不同的牵引座使用要求选择不同的热处理工艺。

王宁^[5]（2020）在《热轧工艺和铌钛含量对低碳微合金钢组织性能的影响研究》文中进行了进一步梳理由于热水器内胆特殊的服役条件,对用于制造热水器内胆的低碳微合金钢的屈服强度有一定的要求。低碳微合金钢在釉化烧结过程相当于进行了一次热处理过程,会发生铁素体-奥氏体转变、晶粒长大等显微组织变化。本文采用实验、热力学计算和有限元模拟结合的方法研究了动态形变诱导铁素体相变（DSIT）轧制工艺以及Nb、Ti含量对低碳微合金钢轧制态和热处理后的显微组织和力学性能的影响,主要研究结果如下。热力学计算结果表明:含0.01-0.06 wt.%Nb钢板的Ae3温度在871℃-873℃之间,碳氮化物的全固溶温度在1009℃-1179℃之间;含0.02 wt.%Ti钢板的Ae3温度为874℃,碳氮化物的全固溶温度高于920℃。淬火实验表明含0.02 wt.%Nb钢板的Ar3温度为840℃-860℃。研究了不同轧制工艺对低碳微合金钢组织性能的影响。结果表明:采用不同的后3道次开轧温度（T3）的钢板轧制态屈服强度(σ0.2)相差约10-50 MPa,平均晶粒尺寸在3-4μm之间,当T3温度范围在820℃-840℃之间时,钢板的综合性能较好。结合有限元模拟结果发现,T3温度越高,轧件在轧制过程中的塑性变形抗力越低,轧件受到的轧制力越小;采用较大压下率（I#）轧制的钢板比较小压下率（II#）钢板的屈服强度(σ0.2)高,有限元模拟结果表明,压下率较大时,轧件在后3道次轧制过程中的温度回升较明显,最大轧制力也较大;不同轧制工艺对热处理后钢板的组织性能的影响不大。研究了不同Nb、Ti含量对低碳微合金钢组织性能的影响,结果表明:随着Nb含量的增加,钢板轧制态的屈服强度(σ0.2)逐渐增大（～426-459 MPa）,屈服平台逐渐明显,平均晶粒尺寸约在3-4μm之间。比较含相同质量分数的Nb、Ti钢板发现,含Nb钢板的屈服强度（～430 MPa）比含Ti钢板的（～371 MPa）的高约60 MPa,含Nb钢板的晶粒尺寸（～3μm）比含Ti钢板的（～6μm）的小约3μm左右,含Ti钢板的拉伸曲线没有明显的屈服现象;含Nb钢板经815℃-871℃砂冷（SC）或空冷（AC）热处理后的屈服强度（SC:～412-457 MPa;AC:～415-440 MPa）比轧制态的略微降低,热处理后的晶粒尺寸约为3-4.5μm,比轧制态的略有增大。主要是由于在热处理过程中轧制引起的应变储存能得以释放,促进晶粒长大。含Ti钢板在砂冷热处理后的屈服强度（～389-397 MPa）比轧制态的略有提高,而空冷热处理后的屈服强度（～353-389 MPa）比轧制态的略有降低。对含0.02-0.06wt.%Nb的钢板经过871℃砂冷热处理后的强化机制进行计算分析发现,各种强化机制对砂冷热处理后钢板屈服强度的贡献依次为:细晶强化（～45%）,固溶强化（～25%）,位错强化（～15%）和析出强化（～10%）。

李燕昭^[6]（2020）在《铌、硼和热处理工艺对低合金高强度铸钢组织和性能的影响》文中研究说明面对环境、能源压力,汽车行业逐渐向着轻量化方向发展。汽车底盘件采用性能更高的低合金高强度铸钢,减小铸钢件结构尺寸,可以有效的实现汽车减重。基于以上考虑,本课题将设计铸钢成分和热处理工艺,旨在开发一种低合金高强度铸钢。本课题低合金高强度铸钢化学成分为:C0.19%～0.26%,Si0.4%～0.5%,Mn0.4%～1.1%,Cr0.8%～0.9%,Ni1.0%～1.1%,Mo0.2%～0.4%,Nb0.02%～0.07%,V0.7%～0.8%,B0.01%～0.03%。设计正火+回火、调质和Q&P三种热处理工艺,研究Nb、B和热处理工艺对低合金高强度铸钢组织和性能的影响。并通过OM、SEM、XRD等分析技术研究Nb、B和Q&P钢中残余奥氏体在钢中的作用机理。主要研究表明:（1）Nb能够有效细化晶粒组织,当Nb含量达到0.042%时,低合金高强度铸钢组织均匀细小,Nb含量进一步增加,组织不再明显细化。（2）随着Nb含量的增加,低合金高强度铸钢强度提升,而韧性有一定程度的下降,当Nb含量为0.042%时,表现出优异的强韧性,在正火+回火态下抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、断面收缩率和冲击功分别为872MPa、765MPa、15.5%、41%和13.2J,在调质态下分别为920MPa、843MPa、14.7%、40%和56.5J。（3）B能细化低合金高强度铸钢的组织,B含量不超过0.0028%时,随着B含量的增加,强度有小幅度提升,而冲击韧性明显得到改善。B含量为0.0028%的正火+回火态低合金高强度铸钢抗拉强度、屈服强度、断后伸长率和断面收缩率分别为890MPa、770MPa、14.5%和39%,在调质态下分别为930MPa、795MPa、13.5%和32%。当B含量由0.0012%增加到0.0028%时,正火+回火态冲击功由10.7J增加到15.6J,调质态冲击功由28.5J增加到35.7J。（4）对B含量为0.0028%的低合金高强度铸钢进行Q&P工艺处理,结果表明,不同淬火温度的Q&P钢组织均由板条马氏体、回火马氏体和残余奥氏体组成。随着淬火温度的提升,马氏体含量减少,残余奥氏体含量增多。（5）随着淬火温度的上升,Q&P钢强度降低,韧性增加,在310℃淬火时表现出优异的强韧性,此时抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、截面收缩率、冲击功和残余奥氏体含量分别为1148MPa、798MPa、12.6%、15.1%、9.8J和6.7%。（6）综合Nb和B对低合金高强度铸钢组织和性能的影响,推荐汽车底盘件用低合金高强度铸钢成分为:C0.19%～0.21%,Si0.4%～0.5%,Mn0.4%～0.5%,Cr0.8%～0.9%,Ni1.0%～1.1%,Mo0.3%～0.5%,Nb0.04%～0.05%,V0.7%～0.8%,B0.02%～0.03%,可根据性能要求采用不同的热处理工艺。

江莲桂子^[7]（2019）在《微量元素对铬钼钢性能影响及热处理工艺研究》文中研究指明近年来,随着我国大型机械设备的升级,机械零件的质量要求越来越高,因此对材料的性能要求也越来越高。铬钼碳钢是一种常见的机械零件材料,它具有良好的整体机械性能和工艺性能,目前已广泛应用在机械制造,汽车和石化行业,用于制造传动轴和紧固件等零部件,经适当的热处理加工后,它具有很高的硬度、韧性、塑性和耐热性。不同的热处理工艺对合金钢性能的影响也不一样,本文通过研究35CrMo合金钢不同的热处理工艺对其塑性、韧性以及强度等力学性能的影响,得到了最佳的热处理工艺参数,从而提高综合性能。在35CrMo合金钢中添加微量合金元素Ti,探究微量合金元素对合金钢性能的影响,为铬钼碳钢更好地在机械制造等领域的应用提供理论依据。本文主要内容如下:（1）通过改变淬火及回火的加热温度、保温时间和冷却方式对35CrMo合金钢进行不同的热处理加工,利用金相显微镜、扫描电子显微镜、硬度计等仪器观察分析热处理后的组织成分及硬度等性能,结果表明当淬火温度为900℃,淬火保温时间为60min,回火温度为500℃,回火保温时间为90min时35CrMo合金钢组织最好性能最优。（2）对于42CrMo合金钢,在工厂热处理工艺参数的基础上,增加退火工艺,并研究不同的退火、淬火和回火温度对42CrMo合金钢组织和性能的影响;在真空电弧熔炼炉中将42CrMo合金钢和微量Ti元素进行重熔得到试样,通过X射线衍射仪、能谱仪对试样成分进行分析以及扫描电镜观察断面形貌,最后利用硬度计对42CrMo合金钢力学性能测试,发现添加微量Ti元素后42CrMo合金钢的组织得到细化,塑性、强度等力学性能都有所提高。热处理中的新工艺与钛元素结合相关物质的形变,产出新型的材料结合物,这种新工艺能使材料具有良好的性能,从而提高金属材料在工业上的应用。图[25]表[15]参[97]

夏书乐^[8]（2019）在《低碳高硅马氏体高强钢组织与力学性能研究》文中提出本文原创设计一类适于拼装固定型重载铁路辙叉用的全新低碳高硅MnSiCrMoNi系马氏体钢,以这类钢为研究对象,并与传统00Ni18Co9Mo4Ti马氏体时效钢做对比研究。首先优化了新型低碳高硅马氏体钢的热处理工艺,然后,利用金相、XRD、SEM、TEM,以及拉伸、冲击、摩擦磨损和应变疲劳等研究方法和手段,对两类钢的宏微观组织、相组成,常规力学性能、断裂韧性和疲劳性能以及磨损性能进行了系统研究。得出如下主要结论:22MnSi2CrMoNi钢经900°C奥氏体化水淬后320°C回火处理获得最优强韧配合,其强塑性与00Ni18Co9Mo4Ti马氏体时效钢相当,冲击韧性比马氏体时效钢高14.3%,综合力学性能达到马氏体时效钢水平,适合于制造固定型拼装重载铁路辙叉。钢中存在的高密度位错及弥散分布的细小?-碳化物保证了超高强度,同时,?-碳化物的析出降低了马氏体中的C含量,调整晶格畸变,保证了高韧性。22MnSi2CrMoNi钢具有与马氏体时效钢相当的疲劳性能,但其耐磨性略低于马氏体时效钢。这类低碳高硅马氏体钢具有优异疲劳性能的原因是,其具有高的屈服强度及较好的塑性、韧性,能够表现更大的塑性变形,抑制了疲劳裂纹的形成及扩展;另外,薄膜状残余奥氏体应变诱发马氏体相变钝化裂纹尖端,进一步抑制了疲劳裂纹扩展。两种钢耐磨性的差异主要取决于其磨损机理,22MnSi2CrMoNi钢以磨粒磨损为主,表面吸附氧化物少,不利于润滑,同时摩擦升温相当于对其进行回火,降低表层硬度进而加速磨损;而马氏体时效钢以粘着磨损为主,表面吸附的大量氧化物相当于固体润滑剂,同时起到隔热作用,降低表层温度,进而削弱磨损。18Mn3Si2CrMo和18Mn3Si2CrMoNi两种低碳高硅马氏体钢的相变动力学,微观组织及力学性能随等温温度的变化规律相同。这两种钢在冷却过程中均先生成部分马氏体,在随后等温过程中发生贝氏体相变,形成由低碳马氏体、低温贝氏体及高碳残余奥氏体多相组成的混合组织。在较低等温温度下,先生成的尺寸细小的马氏体在等温过程中得到充分回火,配合一定量高强韧贝氏体及高韧性的残余奥氏体使得材料获得最优强韧性。随着等温温度升高,贝氏体及马氏体板条明显粗化,不稳定块状残余奥氏体大幅度增加,降低了材料的冲击韧性。等温相变温度为315°C时,大幅度增加的不稳定大块状残余奥氏体过早的向马氏体的转变降低了材料的过渡疲劳寿命。试验钢的总疲劳寿命受各相协调作用的影响,使得不同总应变幅下的疲劳寿命存在差异;对材料的总疲劳寿命起主要作用的是高强韧性的低碳马氏体组织含量及残余奥氏体的形态,起次要作用的高强韧贝氏体组织含量及总残余奥氏体含量。

周丽娜^[9]（2019）在《淬火—碳分配—回火对M50钢微观组织及性能影响研究》文中研究指明M50为一种高碳高合金钢,具有优异的高温硬度及耐磨性,因此被广泛用于制造刀具、轴承及模具等。然而,随着先进制造业及航空航天工业的发展,韧性不足成为限制其使用的主要问题。淬火-碳分配-回火（Q-P-T）作为一种较新的热处理思想,其主要原理是基于碳原子对残余奥氏体的稳定化作用,于材料中引入部分奥氏体以提高韧性;回火过程则强调了弥散碳化物对材料的析出强化作用,从而得到优异的强韧性组合。论文利用Q-P-T工艺,通过改变淬火、碳分配以及回火过程参数,实现对M50钢微观组织的调控,在保证材料硬度及强度的前提下,提高其韧性。同时基于M50钢成分特点,为Q-P-T工艺在高碳低Si含量合金钢中的应用提供实验及理论依据。首先研究了奥氏体化过程对M50钢微观组织的影响。退火态M50钢中含有大量的碳化物,主要类型为M23C6、M6C、M2C和MC。其在奥氏体化过程中的溶解情况会影响后续碳分配过程的初始碳浓度,同时奥氏体化过程还会影响M50钢中的残余奥氏体含量。利用不同奥氏体化温度对M50钢进行热处理后发现,fcc-M23C6和fcc-M6C的完全溶解温度分别≥1000°C和1100°C,而Hexa-M2C和fcc-MC的完全溶解温度>1160°C;随奥氏体化温度的升高,碳化物逐渐溶解导致基体中碳含量升高,淬火态M50钢中残余奥氏体含量呈逐渐增加趋势,同时伴随着马氏体逐渐粗化;另外,还研究了奥氏体化时间对M50钢中微观组织的影响,结果表明其组织变化对时间的依赖性较小。典型Q-P-T过程的相关热力学研究主要基于Fe-C二元合金的“限制条件碳准平衡（CCE）”模型。淬火态M50钢的马氏体与奥氏体中含有大量的Cr及Mo元素,会对碳原子的活度系数产生一定程度的影响。针对高碳高合金钢的这一特点,构建了新型CCE-Alloy（CCEA）模型,并利用CCEA模型研究了奥氏体化温度对碳分配后M50钢中残余奥氏体平衡碳浓度的影响,与实际测得的碳含量及CCE模型计算结果进行了比较。结果表明,CCEA模型的计算结果与实际测得的碳含量变化趋势一致,可用于指导实际热处理过程中奥氏体化温度的选择。碳分配过程作为Q-P-T处理的核心步骤,对M50钢最终组织及性能具有重要的影响,因此对碳分配过程中M50钢微观组织演化规律进行了细致的研究。结果发现,对淬火态M50钢于250°C400°C下进行碳分配处理后,残余奥氏体均出现了一定程度的富碳;不过当碳分配温度较低时,由于碳原子活性相对较差,导致残余奥氏体富碳程度低;另一方面,由于M50钢中缺乏Si/Al元素,使得长时间保温时会促进碳化物的析出,同样导致残余奥氏体富碳程度降低,热稳定性较差,并且原位HRTEM结果表明碳分配保温过程中存在α/γ界面迁移现象,亦会导致奥氏体含量的降低。以300°C下对M50钢进行碳分配为例,经传统淬火-回火工艺处理后试样中残余奥氏体含量为2.0%,而经Q-P（300°C,2 min）-T过程处理后由于碳分配步骤的存在,残余奥氏体富碳热稳定性增加,使其含量增加为7.5%,不过随着碳分配时间的延长降低至2.7%（24 min）;其它碳分配温度对M50钢中残余奥氏体的稳定化作用,与300°C下影响规律近似相同。最后研究了热处理过程中微观组织变化对M50钢力学性能的影响,结果表明新型Q-P-T工艺可以在不降低M50钢硬度和强度的前提下,显着提高材料的韧性,并探讨了Q-P-T处理下的强韧化机制。经传统淬火-回火工艺处理后的M50钢微观组织主要包括回火马氏体、残余奥氏体（2.0%）及弥散析出的二次碳化物,其室温冲击吸收功为10.4 J,硬度为HRC 62.3,屈服强度和抗拉强度分别为1894 MPa和2377 MPa。而经Q-P（300°C,2 min）-T工艺处理后,M50钢中残余奥氏体含量达7.5%,冲击吸收功相较于传统工艺提高了93%;然而较高的碳含量强化了奥氏体,并且碳分配过程中析出的Fe3C为后续回火过程中合金碳化物的析出提供了更多形核位置,导致经Q-P-T工艺处理后M50钢中二次碳化物更加弥散,因此材料硬度和强度相较于传统淬火-回火工艺并未降低;对于长时间碳分配保温的Q-P-T试样,尽管残余奥氏体含量与传统工艺下近似相等,然而由于长时间碳分配使得马氏体中位错逐渐回复,形变能力增强,导致其冲击韧性依然优于传统淬火-回火试样。

王惠斌^[10]（2018）在《X100Q无缝支撑管钢调质处理与焊接过程组织演化及力学性能研究》文中进行了进一步梳理X100Q无缝钢管是大型自升式海洋石油钻井平台桩腿支撑结构用关键材料,受调质处理和焊接工艺的影响,在母材及焊接热影响区形成多种复杂形态及显着不同性能的贝氏体。研究X100Q钢调质处理与焊接参数分别对母材及热影响区贝氏体组织和力学性能的影响规律,探明贝氏体微结构、强度及韧性的调控机理,具有较为重要的科学价值和工程意义。为此,本文设计制备了成分为0.12C-0.25Si-1.14Mn-0.5Ni-0.43Cr-0.33Mo-0.06V-0.03Nb-0.02Ti、组织为贝氏体的X100Q试验钢,对试验钢进行了系列温度的淬火+回火处理,采用Gleeble-3500试验机制备了系列热输入（Ej）的一次焊接粗晶热影响区（CGHAZ）和系列峰值温度（Tp）的二次焊接临界粗晶热影响区（ICCGHAZ）样品;针对各样品,采用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、电子背散射衍射（EBSD）、透射电镜（TEM）和X射线衍射仪（XRD）等方法,对贝氏体组织进行了表征,揭示了该贝氏体钢的组织演化规律及调控机理;测试了拉伸、冲击和硬度等常规力学性能;通过定量表征各微结构的强化贡献,揭示了该贝氏体钢的强化机制;通过定量表征各微结构与CGHAZ和ICCGHAZ韧性之间的关系,揭示了该贝氏体钢焊接热影响区韧性调控机理。据此,开展了高性能X100Q无缝支撑钢管的工业试制及焊接性能评价。结果表明:X100Q钢经850-975℃系列温度淬火+650℃回火时,形成粒状贝氏体（GB）和板条贝氏体（LB）混合组织。随淬火温度升高,原奥氏体晶粒（PAG）长大,γ→GB+LB连续冷却转变温度（Ar3）降低,过冷度提高,导致LB增多、GB减少,贝氏体铁素体等效晶粒尺寸(MED2°≤θ≤15°)减小,位错密度和析出粒子数量增加,强度提高、冲击韧性降低。屈服强度与MED2°≤θ≤15°之间的关系符合Hall-Petch公式,各微结构对屈服强度的贡献大小依次是晶界、位错和析出。试验钢经950℃淬火+600-700℃系列温度回火时,随回火温度升高,MED2°≤θ≤15°增大,析出粒子数量增多、但尺寸增大,位错密度降低,导致强度降低;M/A组元发生分解,大角度（MTA>15°）晶界所占比例提高,导致冲击韧性提高。X100Q钢一次焊接CGHAZ形成多数LB、少量GB的混合组织。随热输入从55kJ/cm降低至10kJ/cm时,Ar3降低,PAG及贝氏体packet/block/lath结构显着细化。因组织细化,该区域的-40 oC冲击功提高,韧脆转变温度(FATT50%)降低,冲击性能显着改善。与PAG和block结构相比,packet结构与FATT50%更相关,与解理面的尺寸相当,且边界阻碍裂纹扩展,是控制X100Q钢一次焊接CGHAZ冲击性能最有效的组织单元。X100Q钢二次焊接CGHAZ形成LB、GB及M/A组元的混合组织。当二次峰值温度TP2低于Ac1时,M/A组元在晶内弥散分布,尺寸较小,冲击性能较好;当TP2在Ac1-Ac3区间时,M/A组元在晶内呈弥散块状、在晶界呈聚集链状分布,尺寸较大,冲击功显着降低,产生ICCGHAZ局部脆化;当TP2高于Ac3时,链状M/A组元消失,尺寸减小,冲击功升高。产生局部脆化的原因是:链状M/A组元引起微解理,导致脆性断裂。但是,ICCGHAZ随热输入降低,链状M/A组元数量减少,组织细化,局部脆化倾向降低。基于上述结果,采用该试验钢及优化的热处理和焊接热输入工艺,成功进行了X100Q无缝支撑管的工业试制及焊接工艺评定试验,各项力学性能、抗环境氢脆性能及焊接性能均满足使用要求。

二、热处理对低碳高合金钢组织和性能的影响（论文开题报告）

（1）论文研究背景及目的

此处内容要求：

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例：

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

（2）本文研究方法

调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、热处理对低碳高合金钢组织和性能的影响（论文提纲范文）

（1）含铝低合金钢的纳米铜析出和残余奥氏体调控及力学行为研究（论文提纲范文）

（2）低碳合金钢Q-P-T工艺及强韧化机理的研究（论文提纲范文）

（3）钛微合金化及热处理对低碳高强钢组织和性能的影响（论文提纲范文）

（4）镍、钼及热处理工艺对低合金铸钢组织与性能的影响（论文提纲范文）

（5）热轧工艺和铌钛含量对低碳微合金钢组织性能的影响研究（论文提纲范文）

（6）铌、硼和热处理工艺对低合金高强度铸钢组织和性能的影响（论文提纲范文）

（7）微量元素对铬钼钢性能影响及热处理工艺研究（论文提纲范文）

（8）低碳高硅马氏体高强钢组织与力学性能研究（论文提纲范文）

（9）淬火—碳分配—回火对M50钢微观组织及性能影响研究（论文提纲范文）

（10）X100Q无缝支撑管钢调质处理与焊接过程组织演化及力学性能研究（论文提纲范文）

四、热处理对低碳高合金钢组织和性能的影响（论文参考文献）

• [1]含铝低合金钢的纳米铜析出和残余奥氏体调控及力学行为研究[D]. 荣雪荃. 北京科技大学, 2021(08)
• [2]低碳合金钢Q-P-T工艺及强韧化机理的研究[D]. 魏军虎. 长春工业大学, 2020(01)
• [3]钛微合金化及热处理对低碳高强钢组织和性能的影响[D]. 宋扬. 哈尔滨工程大学, 2020(05)
• [4]镍、钼及热处理工艺对低合金铸钢组织与性能的影响[D]. 刘永健. 郑州大学, 2020(02)
• [5]热轧工艺和铌钛含量对低碳微合金钢组织性能的影响研究[D]. 王宁. 东南大学, 2020(01)
• [6]铌、硼和热处理工艺对低合金高强度铸钢组织和性能的影响[D]. 李燕昭. 郑州大学, 2020(02)
• [7]微量元素对铬钼钢性能影响及热处理工艺研究[D]. 江莲桂子. 安徽理工大学, 2019(01)
• [8]低碳高硅马氏体高强钢组织与力学性能研究[D]. 夏书乐. 燕山大学, 2019(03)
• [9]淬火—碳分配—回火对M50钢微观组织及性能影响研究[D]. 周丽娜. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
• [10]X100Q无缝支撑管钢调质处理与焊接过程组织演化及力学性能研究[D]. 王惠斌. 燕山大学, 2018(06)