高强度索氏体钢的开发及强化机理研究
发布时间：2024-04-16 04:11
为了更有效地利用索氏体组织具有的超细片层结构提升弹簧钢的性能,本文以热轧高碳钢卷板为研究对象,采用控制冷却的思路模拟了铅浴等温淬火工艺,并成功实现了材料的索氏体化。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)等分析手段研究了索氏体化后的钢板在冷轧过程中的组织演变规律,通过测试材料在不同状态下的力学性能,揭示了索氏体钢在冷轧大应变下的强化机理,并在索氏体结构中引入Cu作为第二相强化颗粒,结合索氏体化工艺控制其析出行为,进一步提升了索氏体弹簧钢的强度。本文的主要研究内容及取得的成果如下:1、使用金属材料相图计算软件JMatPro以及Gleeble 3800热模拟试验机对两种热轧高碳钢(1#:SAE 1078;2#:SK 85)的相变点和过冷奥氏体转变曲线进行分析,确定了控制冷却的索氏体化工艺。研究表明,随着等温温度的降低,珠光体片层间距和渗碳体片层厚度逐渐减小,两种材料在450°C以下温度等温淬火可获得片层间距细小的索氏体。等温温度升高,珠光体片层间距的增加主要由来自于渗碳体的粗化,在较高温度等温时出现了粗大的短棒状渗碳体。2、综合考虑珠光体转...
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 弹簧钢的生产现状及展望
1.1.1 弹簧钢的生产现状
1.1.2 弹簧钢的发展方向
1.2 卷簧的生产工艺
1.2.1 卷簧的生产工艺流程
1.2.2 卷簧材料的索氏体化工艺
1.2.3 卷簧材料的冷轧加工
1.3 索氏体钢的变形研究
1.3.1 索氏体钢在应变过程中的受力分析
1.3.2 索氏体钢在应变下的加工硬化现象研究
1.4 索氏体钢在冷轧过程中组织演变的研究
1.4.1 索氏体钢冷轧应变下的组织演化规律
1.4.2 索氏体钢在大应变下渗碳体分解的研究现状
1.5 索氏体钢中析出相研究
1.6 本文研究的意义和内容
第二章 试验材料与研究方法
2.1 材料设计及制备
2.1.1 材料成分设计
2.1.2 热模拟试验
2.1.3 索氏体化工艺试验
2.1.4 冷轧试验
2.2 微观结构表征及性能测试
2.2.1 OM和SEM观察
2.2.2 TEM观察
2.2.3 XRD分析
2.2.4 EBSD分析
2.3 材料性能测试与分析
2.3.1 拉伸性能测试及断口分析
2.3.2 硬度测试
第三章 高碳钢索氏体化工艺研究
3.1 相变临界点及索氏体化工艺参数设定
3.1.1 相变临界点的测定
3.1.2 等温温度的设定
3.2 显微组织表征
3.3 珠光体片层间距模型探讨
3.3.1 界面能
3.3.2 晶核形状
3.3.3 片层间距
3.3.4 片层间距模型的验证
3.4 力学性能测试与分析
3.4.1 力学性能测试
3.4.2 拉伸断口观察
3.5 结论
第四章 冷轧变形和烘烤过程中高碳钢的组织演化及其力学行为
4.1 冷轧变形材料
4.2 索氏体组织在冷轧变形下的演变
4.2.1 索氏体形貌的变化
4.2.2 铁素体晶粒取向的演变规律
4.2.2.1 XRD分析
4.2.2.2 EBSD分析
4.3 索氏体钢在冷轧变形下的力学性能
4.3.1 不同压下率下索氏体钢的力学性能特征
4.3.2 拉伸断口观察
4.4 大变形下的强化机制探讨
4.5 大变形下烘烤时效硬化研究
4.6 结论
第五章 含Cu高碳钢的索氏体化工艺及其力学性能
5.1 相变临界点及索氏体化工艺参数设定
5.1.1 相变临界点的测定
5.1.2 等温温度的设定
5.2 显微组织表征
5.2.1 索氏体组织分析
5.2.2 析出相分析
5.3 Cu析出及对片层间距的影响
5.4 力学性能测试
5.4.1 力学性能测试
5.4.2 拉伸断口观察
5.5 结论
第六章 含Cu索氏体钢冷轧过程中的组织演化及力学行为研究
6.1 冷轧变形材料
6.2 含Cu索氏体组织在冷轧变形下的演变
6.3 含Cu索氏体钢在冷轧变形下的力学性能
6.3.1 不同应变量下索氏体钢的力学性能特征
6.3.2 拉伸断口观察
6.4 含Cu索氏体钢的强化机制
6.5 结论
第七章 结论
创新点
参考文献
作者在攻读博士学位期间公开发表的论文
作者在攻读博士学位期间取得的专利和科研成果
致谢
本文编号：3956428
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 弹簧钢的生产现状及展望
1.1.1 弹簧钢的生产现状
1.1.2 弹簧钢的发展方向
1.2 卷簧的生产工艺
1.2.1 卷簧的生产工艺流程
1.2.2 卷簧材料的索氏体化工艺
1.2.3 卷簧材料的冷轧加工
1.3 索氏体钢的变形研究
1.3.1 索氏体钢在应变过程中的受力分析
1.3.2 索氏体钢在应变下的加工硬化现象研究
1.4 索氏体钢在冷轧过程中组织演变的研究
1.4.1 索氏体钢冷轧应变下的组织演化规律
1.4.2 索氏体钢在大应变下渗碳体分解的研究现状
1.5 索氏体钢中析出相研究
1.6 本文研究的意义和内容
第二章 试验材料与研究方法
2.1 材料设计及制备
2.1.1 材料成分设计
2.1.2 热模拟试验
2.1.3 索氏体化工艺试验
2.1.4 冷轧试验
2.2 微观结构表征及性能测试
2.2.1 OM和SEM观察
2.2.2 TEM观察
2.2.3 XRD分析
2.2.4 EBSD分析
2.3 材料性能测试与分析
2.3.1 拉伸性能测试及断口分析
2.3.2 硬度测试
第三章 高碳钢索氏体化工艺研究
3.1 相变临界点及索氏体化工艺参数设定
3.1.1 相变临界点的测定
3.1.2 等温温度的设定
3.2 显微组织表征
3.3 珠光体片层间距模型探讨
3.3.1 界面能
3.3.2 晶核形状
3.3.3 片层间距
3.3.4 片层间距模型的验证
3.4 力学性能测试与分析
3.4.1 力学性能测试
3.4.2 拉伸断口观察
3.5 结论
第四章 冷轧变形和烘烤过程中高碳钢的组织演化及其力学行为
4.1 冷轧变形材料
4.2 索氏体组织在冷轧变形下的演变
4.2.1 索氏体形貌的变化
4.2.2 铁素体晶粒取向的演变规律
4.2.2.1 XRD分析
4.2.2.2 EBSD分析
4.3 索氏体钢在冷轧变形下的力学性能
4.3.1 不同压下率下索氏体钢的力学性能特征
4.3.2 拉伸断口观察
4.4 大变形下的强化机制探讨
4.5 大变形下烘烤时效硬化研究
4.6 结论
第五章 含Cu高碳钢的索氏体化工艺及其力学性能
5.1 相变临界点及索氏体化工艺参数设定
5.1.1 相变临界点的测定
5.1.2 等温温度的设定
5.2 显微组织表征
5.2.1 索氏体组织分析
5.2.2 析出相分析
5.3 Cu析出及对片层间距的影响
5.4 力学性能测试
5.4.1 力学性能测试
5.4.2 拉伸断口观察
5.5 结论
第六章 含Cu索氏体钢冷轧过程中的组织演化及力学行为研究
6.1 冷轧变形材料
6.2 含Cu索氏体组织在冷轧变形下的演变
6.3 含Cu索氏体钢在冷轧变形下的力学性能
6.3.1 不同应变量下索氏体钢的力学性能特征
6.3.2 拉伸断口观察
6.4 含Cu索氏体钢的强化机制
6.5 结论
第七章 结论
创新点
参考文献
作者在攻读博士学位期间公开发表的论文
作者在攻读博士学位期间取得的专利和科研成果
致谢
本文编号：3956428
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