基于熱力學(xué)計(jì)算的鋁合金化超高碳鋼的研究.pdf

1、利用真空熔煉技術(shù)，制備了UHCS-0Al，UHCS-1.0Al，UHCS-1.5Al，UHCS-2.0Al，UHCS-2.3Al，UHCS-3.5Al六種鋁含量遞增的超高碳鋼和UHCS-0.9Si，UHCS-0.6Al-0.6Si，UHCS-1.6Al-0.6Si三爐鋁硅復(fù)合添加的超高碳鋼，并鍛造成棒材作為試驗(yàn)用料。利用FactSage軟件對不同成分的鋁合金化超高碳鋼進(jìn)行了熱力學(xué)計(jì)算；結(jié)合淬火-硬度試驗(yàn)，確定了各種鋼的相變特征溫度。利用

2、金相顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡對鍛態(tài)組織及各種工藝處理后的組織進(jìn)行了觀察，對各種熱處理后組織的力學(xué)性能進(jìn)行了測定。 熱力學(xué)計(jì)算與試驗(yàn)均表明：超高碳鋼中添加鋁使先共析碳化物數(shù)量降低是鍛造空冷后網(wǎng)狀碳化物形成受到有效抑制的根本原因。同時(shí)，共析轉(zhuǎn)變溫度及轉(zhuǎn)變溫度的范圍隨著鋁含量的增加而提高，變寬；先共析碳化物析出的溫度范圍減小，超高碳鋼易于形成細(xì)化的偽共析珠光體組織。在碳含量低于1.7wt％時(shí)，添加1.5～2.3wt％的鋁，鍛造空冷后

3、網(wǎng)狀碳化物的析出受到有效的抑制。 組織演變的分析表明，對于鋁合金化的超高碳鋼，利用加熱控制，在成分不均勻奧氏體的冷卻過程中，先共析碳化物將以彌散的形式在基體上以粒狀析出，沒有顯示晶界優(yōu)先形核的現(xiàn)象，無網(wǎng)狀碳化物的形成。 通過向超高碳鋼添加鋁，可以采用較為簡便的熱處理工藝使碳化物得到球化。鋁含量高于1.5wt％時(shí)，采用離異共析退火工藝或淬火+高溫回火工藝處理后，均可獲得細(xì)小的碳化物分布于鐵素體基體的均勻球化組織。

4、超高碳鋼中高的鋁含量將降低球化處理過程中碳化物的長大傾向，減小基體晶粒的長大趨勢。但過高的鋁含量(＞3wt％)，使超高碳鋼的室溫塑性降低。含碳量為1.5wt％-1.8wt％時(shí)，鋁含量控制在1.5-2.5wt％的范圍內(nèi)，并加入1.5wt％左右的Cr，可取得良好的室溫綜合力學(xué)性能。 鋁合金化超高碳鋼淬火后的顯微組織為超細(xì)馬氏體基體及分布于其上的細(xì)小碳化物的復(fù)相組織，馬氏體的亞結(jié)構(gòu)是板條馬氏體和孿晶馬氏體并存的隱晶馬氏體，回火過程中碳