工业库 文献库 合金元素对铸造冷作模具钢的固态相转变温度及其动力学的影响

合金元素对铸造冷作模具钢的固态相转变温度及其动力学的影响

登录后即可下载 收藏 作者:孔令男 年份:2017 来源库:博士
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合金元素对铸造冷作模具钢的固态相转变温度及其动力学的影响

作者:孔令男 年份:2017 来源库:博士

冷作模具钢是模具中极其重要的一类,在工业生产中占据着举足轻重的地位,这要求其具有高硬度、高强度、高韧性和高耐磨性等基本性能。热处理作为冷作模具钢获得这些基本性能最主要的途径,合理的热处理工艺可以充分发挥出冷作模具钢的性能潜力,提高模具的质量和使用寿命,从而提高经济效益。通常情况下,热处理加热工艺是以铁碳平衡相图为依据,但是铁碳平衡相图为二元平衡态相图,对于多元合金钢而言,在实际生产过程中却存在一定的局限性,只能对加热温度做估算。因此,寻找一种新的方法,确立成分和温度之间的对应关系,对指导合金钢的热处理工艺的加热温度的确定具有很重要的意义。本文研究了合金元素(Cr、Mn、Mo和V)对Fe-M-C三元合金钢的奥氏体化相转变起始温度和动力学的影响,建立了合金元素(Cr、Mn、Mo和V)与起始温度之间的相关关系,得到了成分与起始温度之间的回归方程。同时,以YBD-3和SDC99两种铸造合金模具钢作为实验对象,对回归方程的实用性进行了验证。本文主要研究结果如下:(1)Fe-M-C三元合金钢(M=Cr、Mn、Mo和V)从珠光体向奥氏体的相转变过程可以用位置饱和形核,扩散控制生长和碰撞修正三个过程来描述。其相转变过程受到原始组织、合金含量和过热度的影响。其中,原始组织越细密,其可以提供更多形核位置的同时,还可以缩短元素的有效扩散距离;合金含量越多,其对碳元素的限制就越明显,其形成的碳化物在奥氏体的长大过程中会起到钉扎作用;过热度越大,相转变驱动力越大,越有利于奥氏体相的形成和长大。(2)Fe-M-C三元合金钢(M=Cr、Mn、Mo和V)发生奥氏体化相转变的起始温度与合金元素(Cr、Mn、Mo和V)之间存在线性关系。其中,除了Mn元素以外,起始温度都随着Cr、Mo和V元素含量的增加而升高,具体的一元线性回归方程如下:a.Fe-Cr-C三元合金钢:(K)=1037.427+6.420×铬元素含量(wt.%)b.Fe-Mn-C三元合金钢:(K)=1016.823-6.593×锰元素含量(wt.%)c.Fe-Mo-C三元合金钢:(K)=1009.918+11.233×钼元素含量(wt.%)d.Fe-V-C三元合金钢:(K)=1023.706+3.707×钒元素含量(wt.%)(3)通过对多元铸造合金钢的成分与发生奥氏体化相转变的起始温度之间进行多元回归分析,结果表明起始温度与合金元素(Cr、Mn、Mo和V)的含量之间基本呈线性关系,可以满足已知合金钢成分,通过回归方程对发生奥氏体化相转变的起始温度进行预测的要求,其具体的回归方程为:(K)=1017.960+8.606×铬元素含量(wt.%)-6.863×锰元素含量(wt.%)+5.304×钼元素含量(wt.%)+12.892×钒元素含量(wt.%)(4)以YBD-3和SDC99两种铸造合金模具钢作为实验对象,对合金元素(Cr、Mn、Mo和V)的含量与奥氏体化相转变的起始温度之间的多元回归方程的实用性进行验证分析。结果显示:当YBD-3和SDC99两种铸造合金模具钢采用以回归方程计算出的起始温度的预测值作为依据而设计的热处理方案二进行热处理时,两种铸造合金模具钢都会得到更为精细、碳化物尺寸更小、分布更均匀的组织。并且,其回火态的硬度明显好于方案一(根据起始温度的实验测量值而设计的热处理方案)。此外,性能检测结果显示,YBD-3和SDC99两种铸造合金模具钢经过热处理方案二处理后,其抗拉强度和冲击韧性明显高于方案一。总之,本文研究了合金元素(Cr、Mn、Mo和V)对奥氏体化相转变的起始温度和动力学的影响,建立了合金元素含量与起始温度之间的回归方程,并通过实验对比验证了回归方程的实用性。实现了已知合金元素含量,通过回归方程就可以对奥氏体化相转变的起始温度进行预测,并以此作为依据制定热处理工艺参数的目的。