博一建材讯:钢铁结构材料正在朝“超细晶、高洁净、高均匀”的“新一代钢铁材料”发展,其中核心技术是超细晶,按照Hall-Perch关系式,通过将当前工业细晶粒尺寸(一般为20μm左右)细化一个数量级,钢铁材料的强度可提高一倍,同时保持良好的塑性和韧性配合。因此,对于金属材料尤其是钢铁材料,超细晶粒钢一直是各国科研人员研究的热点。研究表明:对于非平衡态组织――马氏体,将其快速加热到奥氏体区,马氏体可以通过晶格切变方式转变成奥氏体,并在保温过程中发生再结晶,即α→γ逆相变再结晶,从而细化了奥氏体晶粒。本文以中碳微合金钢为研究对象,研究了回火时间与奥氏体化条件对α→γ逆相变再结晶晶粒细化的影响。
所用材料在真空感应炉中冶炼,炼得115kg铸锭,锻造成50mm厚的方坯。从方坯上取Gleeble试样,试样尺寸为Φ8mm×15mm。实验用钢的主要化学成分(质量分数,%)为:0.19C,1.70Si,1.00Mn,0.050Nb,0.005S,0.0066P。
采用三种实验工艺:工艺一,将两个试样均以20℃/s加热到1150℃,保温5min,然后以5℃/s的冷速,冷却到850℃进行单道次压缩,变形量为36%,变形后以0.5℃/s的冷速冷却10s后立即水淬,两个试样的回火工艺分别为650℃×5min与650℃×2h,回火后试样的再加热淬火工艺均为900℃×15min,水淬。
工艺二,将两个试样均以20℃/s加热到1150℃,保温5min,然后以5℃/s的冷速冷却到950℃进行单道次压缩,变形量为36%,变形后以0.5℃/s的冷速冷却10s后立即水淬。两个试样的再加热淬火工艺分别为:930℃×15min与950℃×15min,水淬。
工艺三,将两个试样均以20℃/s加热到1150℃,保温5min,然后以5℃/s的冷速冷却到800℃进行单道次压缩,变形量为53%,变形后以0.5℃/s的冷速冷却10s后立即水淬。两个试样的再加热淬火工艺分别为:930℃×15min与930℃×1h,水淬。
对于非平衡态组织――马氏体,在其再加热过程中,转变来的奥氏体由于继承了大量的位错,发生了相变再结晶,得到了等轴细小的奥氏体晶粒。随高温回火时间的延长,马氏体板条分解,位错密度降低,从而降低了逆转变奥氏体的再结晶驱动力,使得形核位置减少,再结晶后的奥氏体晶粒细化程度减弱。随再加热温度的升高和保温时间的延长,再结晶后的奥氏体晶粒细化效果减弱。
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