AerMet100鋼熱變形行為及形變熱處理工藝研究.pdf

1、AerMet100鋼是一種二次硬化超高強(qiáng)度鋼。本文主要針對(duì)此鋼的熱變形行為及回火過(guò)程對(duì)的組織演變及強(qiáng)韌性能的影響進(jìn)行研究，通過(guò)引入形變時(shí)效、預(yù)時(shí)效、雙時(shí)效等新工藝深入探討其組織演變機(jī)理并優(yōu)化材料的綜合力學(xué)性能。通過(guò)適當(dāng)?shù)念A(yù)時(shí)效+正常時(shí)效處理后獲得了較佳的強(qiáng)度與韌性。
　　采用Gleeble-3500熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)AerMet100鋼進(jìn)行熱壓縮試驗(yàn)，研究其在變形溫度為850～1150℃和應(yīng)變速率為0.01～10s-1條件下的的動(dòng)態(tài)再

2、結(jié)晶行為。結(jié)果表明：變形溫度的升高與應(yīng)變速率的降低有利于發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸分析，得到變形激活能Q為402 kJ/mol，同時(shí)建立了高溫變形本構(gòu)關(guān)系，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶臨界應(yīng)變模型、動(dòng)態(tài)再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)模型及晶粒尺寸模型。利用所建立模型對(duì)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到變形溫度的下降及應(yīng)變速率的增加會(huì)推遲動(dòng)態(tài)再結(jié)晶發(fā)生的規(guī)律與實(shí)際情況一致。
　　對(duì) AerMet100鋼進(jìn)行熱變形及形變時(shí)效試驗(yàn)。分析了形變時(shí)效工藝對(duì)馬氏體組織及硬度

3、的影響。結(jié)果表明：隨形變時(shí)效溫度升高，馬氏體板條尺寸增大，硬度下降。510℃時(shí)的組織長(zhǎng)大趨勢(shì)被阻礙且硬度有所回升，這是由于發(fā)生了形變誘導(dǎo)析出，彌散的合金析出相釘扎了位錯(cuò)并阻礙了馬氏體組織的生長(zhǎng)。形變時(shí)效過(guò)程中發(fā)生析出行為的溫度范圍在510℃附近，保溫時(shí)間不應(yīng)長(zhǎng)于180s。
　　對(duì)鍛后 AerMet100鋼進(jìn)行多種工藝的回火試驗(yàn)，研究了不同工藝參數(shù)及時(shí)效過(guò)程對(duì)組織及力學(xué)性能的影響。460~510℃范圍內(nèi)正常時(shí)效，隨著時(shí)效溫度的升高馬

4、氏體板條尺寸先減小后增大，強(qiáng)度與硬度均先增大后減小，而沖擊韌性隨溫度升高持續(xù)增大。在480℃時(shí)效后的組織最細(xì)小，硬度與抗拉強(qiáng)度均達(dá)到峰值。預(yù)時(shí)效＋正常時(shí)效(510℃330min,+482℃35h)處理可以獲得優(yōu)良的強(qiáng)韌性能，其抗拉強(qiáng)度為1946MPa，沖擊功為104J。其原因是由于預(yù)時(shí)效過(guò)程中510℃高溫促進(jìn)了間隙C原子向馬氏體板條邊界擴(kuò)散，使膜狀A(yù)R的含量增加，另外由于時(shí)效溫度的升高，使Co、Ni原子在M板條邊界富集，提高了膜狀A(yù)R的