T15粉末高速鋼制備及組織和性能研究.pdf

1、本課題以氣霧化T15高速鋼粉末為研究對象,系統(tǒng)地研究了快速凝固過程中,高速鋼粉末顆粒組織和物相變化規(guī)律。利用粉末冶金方法固結(jié)成形,通過后續(xù)熱處理工藝,獲得了具有高強(qiáng)度、高硬度和高耐磨性的T15粉末高速鋼。
　　氣霧化 T15高速鋼粉末顆粒微觀形貌為圓形,粒徑大小呈正態(tài)分布,冷卻速度在104-106 K/s之間。通過SEM、XRD和TEM分析得出,隨著粉末粒徑的減小,即冷卻速度的增大,T15高速鋼粉末顆粒凝固組織發(fā)生由等軸胞狀晶→樹

2、枝晶→胞狀晶的轉(zhuǎn)變,基體相發(fā)生由馬氏體→奧氏體→δ鐵素體變化;高速鋼粉末顆粒基體中碳化物主要有兩種,一種是以元素V為主具有面心結(jié)構(gòu)的MC型碳化物,另一種是富含元素W的密排六方結(jié)構(gòu)M2C型碳化物。一般來講,碳化物均沿晶界析出,在空間上與基體保持連續(xù)網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的特征。
　　通過熱等靜壓、冷壓燒結(jié)以及合金熔煉的方法分別制備了T15高速鋼,研究表明:熱等靜壓態(tài) T15粉末高速鋼晶粒最小,組織均勻并存在部分位錯,基體中分布著MC、M6C、M

3、23C三種細(xì)小碳化物;硬度值為37.6 HRC,比熔煉鋼略低,但是其抗彎強(qiáng)度高達(dá)2400 MPa,室溫抗拉強(qiáng)度1300 MPa,延伸率7％,均高于熔煉鋼,具有高強(qiáng)度和較好的塑性,在彎曲實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出較大的撓度,斷裂韌性可達(dá)到43 MPa·m1/2,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熔煉T15高速鋼;斷裂方式為塑性韌性斷裂,而熔煉鋼主要為脆性解理斷裂。燒結(jié)態(tài) T15粉末鋼雖然晶粒比熔煉鋼細(xì)小,但致密度相對較低,內(nèi)部存在微小孔隙,受力時易產(chǎn)生應(yīng)力集中,導(dǎo)致其韌性和強(qiáng)度

4、與熔煉鋼相差不大。
　　熱等靜壓 T15粉末高速鋼淬火后組織由淬火馬氏體、殘留奧氏體及未溶的碳化物組成,淬火溫度和回火溫度對馬氏體形態(tài)、晶粒大小及碳化物數(shù)量有影響。回火時從晶粒內(nèi)部析出細(xì)小的二次碳化物。在1260℃淬火出現(xiàn)過燒現(xiàn)象。在1210℃淬火,550℃回火三次后熱等靜壓T15高速鋼基體為細(xì)小板條馬氏體上分布著圓粒狀MC和M6C型碳化物。在馬氏體固溶強(qiáng)化和碳化物的彌散強(qiáng)化雙重作用下,綜合力學(xué)性能達(dá)到最優(yōu)?？箯潖?qiáng)度4200 MP