高碳板條馬氏體組織與性能研究

傳統(tǒng)概念認(rèn)為板條馬氏體是低碳鋼中馬氏體相變產(chǎn)物，亞結(jié)構(gòu)是位錯(cuò)；高碳鋼中馬氏體相變產(chǎn)物是孿晶馬氏體，亞結(jié)構(gòu)是孿晶。但在超高碳鋼中，這一概念近期受到了挑戰(zhàn)。1.4％C含量的超高碳鋼中形成了大量的板條馬氏體，已進(jìn)行的工作表明，超細(xì)奧氏體晶粒是產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因?；婆c孿晶分切應(yīng)力隨晶粒尺寸減小增加速率不一致，在某一尺度下兩者出現(xiàn)了轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致滑移分切應(yīng)力更小，因而出現(xiàn)大量板條馬氏體。從這一原理推論，晶粒進(jìn)一步細(xì)化到亞微米或納米數(shù)量級(jí)，高碳鋼中會(huì)出現(xiàn)馬氏體相變以板條馬氏體為主的現(xiàn)象，將會(huì)得到高碳板條馬氏體新型組織以及新概念。利用這一概念有可能開(kāi)發(fā)出高強(qiáng)度、高韌性、低成本的新鋼種。本項(xiàng)目以超高碳鋼為基礎(chǔ)，研究細(xì)化晶粒后馬氏體相變的亞結(jié)構(gòu)，測(cè)試其力學(xué)性能，為開(kāi)發(fā)高強(qiáng)度高韌性材料提供基礎(chǔ)。

耐磨鋼的組織與性能研究

第1章耐磨材料研究的意義及現(xiàn)狀1

1.1耐磨鑄鋼的研究現(xiàn)狀2

1.1.1高錳耐磨鋼的研究現(xiàn)狀2

1.1.2貝氏體耐磨鋼的研究現(xiàn)狀3

1.1.3國(guó)內(nèi)外對(duì)奧氏體-貝氏體耐磨鋼的研究現(xiàn)狀6

1.2耐磨鋼強(qiáng)韌化研究進(jìn)展8

1.3化學(xué)成分對(duì)耐磨鋼性能的影響10

1.4半鋼耐磨材料的研究12

1.5金屬材料磨料磨損機(jī)理的研究15

1.5.1磨料磨損的一般規(guī)律17

1.5.2磨屑形成的變形斷裂機(jī)制17

1.5.3金屬材料耐磨性的研究方法20

1.5.4磨料磨損的切削模型及其耐磨性大小的評(píng)定20

1.5.5磨粒磨損機(jī)理對(duì)耐磨材料的要求21

1.6耐磨鑄鋼研究中主要存在的問(wèn)題21

1.7耐磨鑄鋼的發(fā)展方向23

參考文獻(xiàn)23

第2章中碳低合金貝氏體鋼的研究27

2.1材料制備27

2.1.1奧氏體-貝氏體耐磨鋼的組織設(shè)計(jì)27

2.1.2試樣的成分設(shè)計(jì)及試驗(yàn)方法28

2.1.3試樣臨界點(diǎn)的確定29

2.1.4試樣熱處理工藝制度制訂29

2.2力學(xué)性能與組織觀察試驗(yàn)結(jié)果及分析30

2.2.1力學(xué)性能測(cè)試30

2.2.2斷口分析33

2.2.3拉伸試驗(yàn)的方法及分析35

2.2.4金相組織觀察及XRD分析39

2.2.5XRD測(cè)試42

2.2.6透射電鏡顯微組織觀察分析46

2.3磨料磨損試驗(yàn)及結(jié)果分析51

2.3.1靜載荷滑動(dòng)磨料磨損試驗(yàn)51

2.3.2試樣力學(xué)性能與耐磨性的關(guān)系54

2.3.3磨損表面組織與性能的變化55

2.3.4不同載荷下試驗(yàn)鋼與Mn13的耐磨性57

2.4低應(yīng)力沖擊載荷磨料磨損試驗(yàn)59

2.5研究結(jié)論64

參考文獻(xiàn)65

第3章中碳高硅鑄鋼耐磨性的研究66

3.1研究意義及目的66

3.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀66

3.3試驗(yàn)材料與方法72

3.4組織與性能試驗(yàn)結(jié)果分析73

3.4.1沖擊韌性的討論73

3.4.2試樣硬度73

3.4.3金相組織分析75

3.4.4斷口形貌分析77

3.5磨損表面及耐磨性分析78

3.5.1試樣力學(xué)性能與耐磨性的關(guān)系79

3.5.2磨屑的形貌80

3.6研究結(jié)論81

參考文獻(xiàn)81

第4章半鋼耐磨性的研究84

4.1研究的目的和意義84

4.2半鋼耐磨材料研究現(xiàn)狀84

4.3試驗(yàn)材料89

4.4試驗(yàn)結(jié)果分析90

4.4.1硬度測(cè)試90

4.4.2沖擊韌性測(cè)試92

4.4.3金相組織分析94

4.4.4斷口形貌分析95

4.5研究結(jié)論96

參考文獻(xiàn)97

第5章抗磨鑄鋼與高強(qiáng)度鋼復(fù)合焊接工藝的研究98

5.1研究的目的及意義98

5.2異種鋼焊接研究的現(xiàn)狀98

5.3試驗(yàn)材料及方法101

5.3.1高強(qiáng)鋼材料與耐磨材料的選擇101

5.3.2焊接材料的選用102

5.3.3母材的焊接及熱處理103

5.3.4試驗(yàn)材料制備104

5.4試驗(yàn)結(jié)果分析105

5.4.1金相組織分析105

5.4.2硬度測(cè)試結(jié)果分析108

5.5研究結(jié)論109

參考文獻(xiàn)110

第6章TiC高錳鋼鋼結(jié)合金的研究111

6.1選題背景111

6.2研究的目的及意義112

6.3破碎設(shè)備對(duì)材料性能的要求112

6.3.1破碎設(shè)備工況條件及失效分析112

6.3.2破碎設(shè)備材質(zhì)的組織及性能的要求113

6.4碳化鈦鋼結(jié)合金的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀115

6.4.1碳化鈦鋼結(jié)合金的制備方法116

6.4.2界面結(jié)構(gòu)及潤(rùn)濕性119

6.4.3應(yīng)用與展望123

6.5研究?jī)?nèi)容124

6.6試驗(yàn)材料與方法124

6.6.1成分設(shè)計(jì)124

6.6.2熱處理工藝126

6.6.3試驗(yàn)方法127

6.7試驗(yàn)結(jié)果與討論127

6.7.1碳化鈦鋼結(jié)合金制備工藝的研究127

6.7.2成形劑的影響128

6.7.3成形壓力的影響131

6.7.4溫度的影響132

6.7.5熱處理工藝的影響135

6.7.6鉻對(duì)碳化鈦鋼結(jié)合金組織及力學(xué)性能的影響138

6.8研究結(jié)論142

參考文獻(xiàn)142

黃志求，教授，材料科學(xué)與工程學(xué)院金屬材料教研室主任。

《中碳鋼與中碳合金結(jié)構(gòu)鋼淬火金相組織檢驗(yàn)》（GB/T 38720-2020）規(guī)定了常用中碳碳素結(jié)構(gòu)鋼與中碳合金結(jié)構(gòu)鋼原材料及要求、檢驗(yàn)要求、淬火顯微組織等級(jí)與評(píng)定等內(nèi)容。該標(biāo)準(zhǔn)適用于中碳碳素結(jié)構(gòu)鋼與中碳合金結(jié)構(gòu)鋼制零件淬火、回火后顯微組織的檢驗(yàn)與評(píng)定。該標(biāo)準(zhǔn)不適用于中碳碳素結(jié)構(gòu)鋼與中碳低合金結(jié)構(gòu)鋼制零件淬火回火后含有脫碳、過(guò)燒的顯微組織以及在等溫淬火狀態(tài)下的顯微組織的評(píng)定。