淬火—碳分配—回火对M50钢微观组织及性能影响研究

发布时间：2025-05-01 12:24

　　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-M

【文章页数】：159 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及目的意义
    1.2 合金钢的主要增韧工艺
    1.3 淬火-碳分配(Q-P)钢的热处理过程、组织及性能
        1.3.1 2Q-P热处理过程原理
        1.3.2 2Q-P钢中残余奥氏体平衡碳浓度计算
        1.3.3 2Q-P热处理过程动力学特征
        1.3.4 2Q-P钢的微观组织特征
        1.3.5 化学成分对Q-P钢力学性能的影响
    1.4 淬火-碳分配-回火(Q-P-T)钢的热处理过程、组织及性能
        1.4.1 2Q-P-T热处理过程原理
        1.4.2 2Q-P-T钢的微观组织特征
        1.4.3 化学成分对Q-P-T钢力学性能的影响
    1.5 本文主要研究内容
第2章 试验材料及方法
    2.1 试验材料
    2.2 2Q-P-T热处理过程设计
    2.3 热处理设备
    2.4 残余奥氏体平衡碳浓度计算
    2.5 微观组织分析
        2.5.1 金相组织(OM)观察
        2.5.2 扫描电子显微镜(SEM)观察
        2.5.3 X射线衍射分析(XRD)
        2.5.4 透射电子显微镜观察(TEM)
        2.5.5 同步辐射X射线分析
        2.5.6 热膨胀分析
        2.5.7 磁性法测定残余奥氏体含量
    2.6 力学性能测试
        2.6.1 室温硬度测试
        2.6.2 室温拉伸测试
        2.6.3 室温冲击韧性测试
第3章 奥氏体化过程对M50钢微观组织的影响
    3.1 引言
    3.2 M50钢晶粒长大动力学
    3.3 奥氏体化温度对M50钢微观组织转变的影响
        3.3.1 淬火态M50钢微观组织特征
        3.3.2 奥氏体化温度对M50钢中残余奥氏体含量的影响
        3.3.3 奥氏体化温度对M50钢中碳化物的影响
    3.4 奥氏体化时间对M50钢微观组织转变的影响
        3.4.1 奥氏体化时间对M50钢中残余奥氏体含量的影响
        3.4.2 奥氏体化时间对M50钢中碳化物的影响
    3.5 本章小结
第4章 碳分配及后续回火过程对M50钢微观组织影响
    4.1 引言
    4.2 碳分配过程对M50钢平衡碳浓度的影响
        4.2.1 基于CCE模型的平衡碳浓度计算
        4.2.2 基于合金元素影响的新型CCEA模型构建
        4.2.3 CCEA模型下M50钢的平衡碳浓度
        4.2.4 奥氏体化过程对M50钢平衡碳浓度的影响
    4.3 碳分配过程对M50钢微观组织转变的影响
        4.3.1 碳分配过程对残余奥氏体碳含量的影响
        4.3.2 碳分配过程对M50钢中残余奥氏体含量的影响
        4.3.3 碳分配过程中M50钢碳化物析出行为
        4.3.4 M50钢碳分配过程中α/γ界面移动原位分析
        4.3.5 碳分配过程中位错演化规律
    4.4 碳分配后回火过程对M50钢组织转变的影响
        4.4.1 回火温度对M50钢微观组织的影响
        4.4.2 回火时间对M50钢微观组织的影响
        4.4.3 回火次数对M50钢微观组织的影响
    4.5 本章小结
第5章 Q-P-T处理对M50钢力学性能的影响
    5.1 引言
    5.2 2Q-P-T处理下微观组织变化对M50钢冲击韧性的影响
        5.2.1 碳分配过程对M50钢韧性的影响
        5.2.2 2Q-P-T及 Q-T断裂试样表层微孔分布特征
        5.2.3 碳分配后回火过程对M50钢冲击韧性的影响
    5.3 2Q-P-T处理下微观组织变化对M50钢硬度的影响
        5.3.1 奥氏体化过程对M50钢硬度的影响
        5.3.2 碳分配过程对M50钢硬度的影响
        5.3.3 碳分配后回火过程对M50钢硬度的影响
    5.4 2Q-P-T处理下微观组织变化对M50钢强度的影响
        5.4.1 碳分配过程对M50钢强度的影响
        5.4.2 碳分配后回火过程对M50钢强度的影响
    5.5 2Q-P-T处理下M50钢的强韧化机制分析
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历



本文编号：4042274