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超快速冷却和形变热处理工艺

来源:www.gangguanc.cn 日期:2014/2/28 16:56:02 点击:

虽然通过超快速冷却在无微合金添加的条件下实现了渗碳体以纳米颗粒的形式析出,但组织中渗碳体的析出分布并不均匀,依然存在一定量的先共析铁素体区。由于先共析铁素体碳含量非常低,内部非常纯净,并无渗碳体析出,对于整体组织而言,在纳米渗碳体析出时无法达到均匀强化的效果。因此,在超快速冷却的基础上,研究人员对实验钢继续采用形变热处理(TMT)工艺,以实现更加强烈的第二相强化作用。
  
他们对0.17%C实验钢进行了超快速冷却和形变热处理工艺研究,结果发现,采用超快速冷却和形变热处理相结合的工艺强化效果远高于单独采用超快速冷却的工艺情况,实验钢强度得到明显提高,屈服强度可达到600MPa以上,甚至超过700MPa,实现了屈服强度的翻倍增长。同时,实验钢的强度随着超快速冷却终冷温度的降低而升高,而延伸率随着超快速冷却终冷温度的降低呈下降趋势,变化范围是16%~25%。在变形热处理工艺条件下,实验钢实现了基体组织的均匀化,形成了更加单一的组织结构。在这样单一的组织基体中,先共析铁素体基本消失,并不存在明显的贫碳区和富碳区。通过高倍的透射电镜进一步观察发现,在单一的基体上均匀弥散地分布着大量纳米渗碳体颗粒。与单独的超快速冷却工艺相比,相变前的变形产生了更多的形核位置,使得在保温过程中,渗碳体得到更加充分的析出,而且尺寸小而均匀,大约为30nm~50nm。在超快速冷却+变形热处理工艺中,实验钢的弹性极限显著地提高,材料保持完全弹性变形的能力明显增强。材料的屈服强度得到翻倍增加,抵抗初始塑性变形的能力提高。同时,屈服平台消失,有利于提高材料加工时的表面质量问题。
  
该工艺可以实现普通结构钢更新换代的作用,在使用温度低于100℃的工作条件下,作为结构件可以取代部分微合金钢,还可以应用于要求具备高弹性变形能力的部件中,例如45#无缝管。此外,更重要的一点,如果根据市场需求,在实验钢中加入一定量的合金成分,那么在该工艺条件下,其性能势必会有更加明显的提高和改进,这也是未来钢种开发重要的发展方向之一。


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