噴射成形含鋁超高碳鋼組織性能研究.pdf

1、金屬噴射成形是一種新型的快速凝固技術(shù)，它制備的含鋁超高碳鋼材料具有均勻的等軸晶組織。與常規(guī)鑄造母合金相比，噴射成形1.8C-1.6Al超高碳鋼的晶粒尺寸和珠光體片間距大為減小，元素偏析程度降低，同時(shí)Al由反偏析轉(zhuǎn)變?yōu)檎?。噴射成?.8C-1.6Al超高碳鋼的晶界生成了碳化物網(wǎng)絡(luò)，其中二次滲碳體非平衡固溶了少量的Al；在基板沉積冷卻階段的冷卻速度下降，合金元素的再分配受到抑制，導(dǎo)致晶界在二次滲碳體上形核生成了含有鐵素體的孔洞

2、滲碳體。穆斯堡爾譜的測(cè)試結(jié)果也驗(yàn)證了上述實(shí)驗(yàn)結(jié)論。孔洞滲碳體在共析溫度區(qū)以內(nèi)還能存在，到了共析溫度區(qū)以上退火就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠胀ǖ闹楣怏w組織，而二次滲碳體受熱球化，表明兩種不同類型的滲碳體是在不同的冷卻階段形成的。 同時(shí)，在高溫超塑性研究中發(fā)現(xiàn)：噴射成形1.8C-1.6Al超高碳鋼大晶粒組織沒有經(jīng)過任何超塑性處理就在較大的溫度范圍(790℃～950℃)和應(yīng)變速率范圍(2.5*10-4～100s-1)內(nèi)具有較好的超塑性，其最大延

3、伸率可達(dá)187％。同時(shí)也研究了該材料的超塑性與溫度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)820℃一直是延伸率低谷，當(dāng)溫度下降到790℃或者升高到850℃，材料的延伸率都上升。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)820℃的碳化物顆粒尺寸最大。就延伸率與應(yīng)變速率的關(guān)系來講，具有兩個(gè)峰值應(yīng)變速率，其原因有待于進(jìn)一步研究。另外本文還研究了合金元素對(duì)超高碳鋼組織和超塑性的影響，在1.8C-1.6Al超高碳鋼基礎(chǔ)上，加入Mo、Co合金元素，同時(shí)改變超高碳鋼的碳含量。結(jié)果表明Mo、Co合金元素

4、對(duì)材料的組織性能影響不明顯，1.8C-1.6Al-0.22Mo和1.8C-1.6Al-0.22Mo-0.23Co超高碳鋼的組織基本相同，高溫延伸率也基本相同。鋁對(duì)晶界碳化物有較大的抑制作用，能夠提高噴射成形超高碳鋼的超塑性。而鉻則對(duì)晶內(nèi)珠光體的形態(tài)有明顯的影響，對(duì)噴射成形超高碳鋼晶界碳化物的生成有明顯的抑制作用，但是對(duì)高溫塑性影響不大。碳含量對(duì)超高碳鋼的延伸率有直接的影響。 另外，對(duì)噴射成形超高碳鋼的室溫力學(xué)性能也進(jìn)行了

5、研究。噴射態(tài)材料的室溫抗拉強(qiáng)度為1138.5MPa,比母合金的803MPa大為提高，但由于晶界碳化物網(wǎng)絡(luò)和噴射成形工藝引入的微孔，室溫延伸率幾乎為零。經(jīng)過等溫鍛造和熱軋?zhí)幚硪院螅瑖娚涑尚喂に嚨囊氲奈⒓?xì)孔閉合，提高了致密度。同時(shí)使晶粒細(xì)化，提高了材料的綜合力學(xué)性能。噴射成形1.8C-1.6Al超高碳鋼等溫鍛造試樣的抗拉強(qiáng)度和延伸率組合為1141MPa和9.9％。噴射成形1.8C-1.6Al超高碳鋼熱軋?jiān)嚇拥目估瓘?qiáng)度和延伸率組合

6、為1419MPa和8.75％。噴射成形1.8C-1.6Al超高碳鋼在910℃一道次熱軋和兩道次熱軋的室溫力學(xué)性能相差不大，表明熱軋道次對(duì)噴射成形超高碳鋼材料的室溫性能影響不大。另外，研究發(fā)現(xiàn)合金元素對(duì)噴射成形超高碳鋼熱軋?jiān)嚇拥募~織和性能有不同的影響。B和Mo對(duì)熱軋?jiān)嚇拥某匦阅苡胁焕绊懀珻o則對(duì)提高材料的綜合性能比較有利。碳含量則在不同的含量區(qū)間有不同的影響。碳含量在1.5～1.8％的各個(gè)鋼種噴射成形熱軋?jiān)嚇映乩於加忻黠@