固溶温度对高碳因瓦合金显微组织的影响.pdf
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1、试验研究收稿日期:作者简介:王玉()男安徽滁州人助理研究员主要从事精密合金产品研究与开发工作:.固溶温度对高碳因瓦合金显微组织的影响王 玉田玉新姚 瑶(宝武特种冶金有限公司上海)摘 要:对直径为 及含.、.、.和.(质量分数)的因瓦合金试样分别在 、保温 固溶处理随后水冷 采用 热力学仿真软件计算了合金的平衡相图 采用金相显微镜和扫描电子显微镜检测了合金的显微组织 采用差示扫描量热仪测定了合金的液相线温度 采用万能拉伸机对合金进行了拉伸试验 结果表明:合金在浇注后的凝固过程中形成的液析碳化物固溶处理时不易溶解拉伸变形时应力易集中于此导致热轧盘圆的力学性能降低 固溶处理的合金仍含有大量粗大的链状
2、、碳化物生产中应尽量降低因瓦合金的含碳量和浇注温度关键词:高碳因瓦合金固溶温度显微组织碳化物中图分类号:.文献标志码:文章编号:()(.):.().()()().:引言近年来对高强度低膨胀因瓦合金的研究得到了高度重视美、日、俄等国也对因瓦合金进行大量研究促进了因瓦合金的发展和性能的改善 因瓦合金是含(质量百分数下同)的 合金为全奥氏体组织其强度仅为 有人提出提高合金的含碳量并添、等合金元素通过形成碳化物提高其力学性能 碳化物尺寸越小、分布越弥散强化效果越好 例如三菱制钢在 合金中添加.和.(或)合金的抗拉强度接近 平均线膨胀系数 ./日立金属开发的高强度低热膨胀合金含.热处理 年第 卷 第 期
3、.其抗拉强度 平均膨胀系数 ./但含碳量提高会导致因瓦合金在凝固过程中形成一次链状碳化物对材料的力学性能和膨胀性能有不利影响 向雪梅等在研究 高温合金的铸态组织时发现其铸态主要析出相为 相、一次 碳化物及共晶相 铸态合金热压缩时因一次碳化物、共晶相和一次粗大 相的变形不均匀而极易开裂 经过 保温 以上均匀化处理的合金其一次碳化物才能完全消除 柴国明等在研究 高温合金中一次碳化物的形成规律时发现含碳量对一次碳化物的析出量影响较大 目前尚未弄清经不同工艺热处理的高碳因瓦合金中一次碳化物的变化规律 本文研究了不同温度固溶处理的高碳因瓦合金的显微组织变化及其机制 试验方案高强度因瓦合金含碳量一般为.为
4、研究含碳量对合金中一次碳化物的影响本文研究用钢的设计含碳量为.具体成分如表 所示 研究用因瓦合金采用 真空感应炉冶炼将钢锭热轧成 盘圆 试样尺寸为 共计 支 采用马弗炉对试样进行固溶处理固溶温度分别为 、及 保温 水冷 采用金相制样机制备金相试样采用 光学显微镜和 扫描电子显微镜进行金相检验采用 热力学仿真计算软件计算合金的平衡相图并采用差示扫描量热仪()对测定合金液相温度采用万能拉伸机进行拉伸试验 表 研究用因瓦合金的化学成分(质量分数)单位:.试验结果图 为热轧盘圆截面的扫描电子显微图 图 表明奥氏体基体中析出了大量粗大的链状一次碳化物且主要分布在奥氏体晶界析出碳化物的能谱分析结果如表 所
5、示 从表 可以看出析出物的主要成分为、和 可以断定为、碳化物通常为钢液凝固时形成的一次碳化物也称液析碳化物 冷拉试验时将在粗大碳化物周围产生应力集中导致合金强度和塑性下降而开裂 文献报道块状碳化物不仅易使材料断裂且由于细小弥散碳化物减少减弱弥散强化效应导致材料强度降低图 热轧盘圆的扫描电子显微图 表 合金中析出相的化学成分(质量分数)单位:图谱.检测了不同温度固溶处理的合金的显微组织结果如图 所示 经 保温 水冷固溶处理的合金中变形组织没有被完全消除有大量带状析出物 保温 水冷的合金中奥氏体发生了完全再结晶并长大奥氏体晶粒为近似规则的等轴晶但合金中的液析碳化物没有完全被消除 固溶处理的合金中奥
6、氏体再结晶晶粒进一步长大液析碳化物发生部分溶解带状液析碳化物明显缩短 这些组织变化说明随着固溶温度的升高合金中液析碳化物溶解或部分溶解但很难完全消除经 保温 水冷固溶处理的合金中奥氏体晶粒均较粗大液析碳化物进一步溶解但并未完全溶解严重影响合金的塑性、韧性冷拉过程中试样较易断裂断口为劈裂状具有脆性断裂特征如图 所示 检测了高碳因瓦合金的力学性能其抗拉强度达到了 但塑性较差拉伸试样大都断裂在标距外部难以精确判定其断后伸长率热处理 年第 卷 第 期前期研究发现含碳量从.降低至.时因瓦合金的抗拉强度降低到了 间隙 原子强化虽能明显提高高碳因瓦合金的强度但合金塑性显著降低 如图()所示拉伸试样断口有较深
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