固态相变论文.docx

武汉科技大学

课程：固态相变
班级：金属材料工程
姓名：郑浩
学号：201102710056

日期：2011年12月25日

钢中贝氏体组织控制工艺研究
摘要:本论文重点讨论了类马氏体形貌贝氏体组织的转变机制;讨论了不同温度等温的贝氏体组织转变和贝氏体组织形态，等温时间的变化对钢中贝氏体组织转变量和残余奥氏体量的影响。从系统的自组织功能角度讨论了贝氏体组织转变的过渡性，系统的自组织功能会使奥氏体转变成为千变万化的贝氏体，贝氏体相变带有珠光体分解和马氏体相变的双重特征。
关键词:贝氏体转变组织控制等温热处理

1．贝氏体钢的发展现状
1.1国内外贝氏体钢研究
自从19世纪30年代，.EC.Bain发现贝氏体后，贝氏体得到了深入的研究。50年代，英国的P.B.Pikcernig等人发明了Mo-B系空冷贝氏体钢，之后高强韧贝氏体钢的研究得到了广泛的重视。目前我国在贝氏体钢技术上已经处于国际先进水平。柯俊、徐祖耀、康沫狂、方鸿生、刘世楷、俞德刚、王世道和李承基等人在贝氏体相变理论和贝氏体钢研究方面做出了贡献。最近F.GCaballeor和.HK.D.HBhdae习五端d备的超强贝氏体钢具有极限拉伸强度2500MPa，硬度600-670HV，韧性30-4oMPa·m1/2，贝氏体板条仅有20-30nm，显微组织见图1.1。

图1.1低温贝氏体组织
1.2贝氏体钢的性能和应用
由于贝氏体本身具有良好的强度和韧性，贝氏体钢也具有了优异的综合力学性能，尽管贝氏体研究还存在诸多分歧，但贝氏体以其组织结构、处理工艺简单、高韧性等优越性和扎实的基础研究而得以不断扩大应用，这也促进了贝氏体钢的发展和应用。贝氏体钢是21世纪的新钢种之一。按碳含量分为低碳贝氏体钢、中碳贝氏体钢和高碳贝氏体钢。低碳贝氏体钢既可满足高韧性调制件的使用要求，也可用于需焊接的工程构件和其他汽车零件比如汽车前轴、连杆等。中高碳贝氏体钢合金成分比较简单，成本低，节约能源，同时具有高的硬度，该钢已在塑料和橡胶模具、电厂和矿山耐磨钢球、衬板、截齿等产品上使用，而且贝氏体钢也在航空上得到应用。
2．贝氏体钢的组织控制及其技术
2.1钢中贝氏体组织的控制因素
强度是材料使用的重要指标。合金钢的强化方式与其它钢种的强化方式基本相同，只是侧重点的不同，故不同的钢类将主要倚重于不同的某种或几种强化方式:韧性是材料使用的重要性能。钢铁材料的性质，特别是力学性质因其组织形态的不同而有很大的变化，因此，恰当地选择合金元素和化学成分，控制获得适合的组织是很重要的。组织控制是以相变(包括凝固)、析出、再结晶为基础的。而把这些过程有机地结合起来的加工热处理是组织控制的最好手段。下一代高强韧微合金钢的基本特征是高纯净、高均匀化并具有超细微的组织，在较经济的加工条件下，得到高的强度和韧性。这就要求制定出新的组织控制工艺。晶粒细化是结构材料各项力学性能的基础，杂质元素是造成各种裂纹和脆性的根源。
2.2钢中贝氏体组织控制的热处理工艺
钢中贝氏体是过冷奥氏体在珠光体转变和马氏体转变之间的中温区域的分解产物，故称中温转变，一般为铁素体和碳化物组成的两相混合物。贝氏体既有珠光体转变的某些特征，又有马氏体转变的某些特征，这给贝氏体带来复杂的相变性质和多样的组织形态。影响贝氏体组织形态除内在因素诸如钢的化学成分和母相组织以外，外在因素即热加工工艺是至关重要的因素。
等温处理
等温处理获得贝氏体钢铁材料是钢铁冶金领域的重大成就之一。然而等温淬火工艺及设备复杂，能源消耗大，产品成本高，淬火介质污染环境，生产周期长等，致使贝氏体钢铁材料在工程上的推广应用受限制。但低温下长时间等温处理可获得超强低温贝氏体，是发展超级钢、纳米钢铁材料的方向之一。
2.2.2空冷处理
为了克服等温处理的缺点，材料工作者采用铸后空冷的方法制备了Mo-B系贝氏体钢，但为了获得较多的贝氏体必须加入铜、钼、镍等贵重合金，这不但成本提高，而且韧性也较差。清华大学开发的Mn-B系贝氏体钢和康沫狂等开发的准贝氏体钢弥补了M小B系贝氏体钢的缺点，近年来成为贝氏体钢发展的主要方向。最近，国内又研究了正火贝氏体钢。
控制冷却
控制冷却原是钢材控制轧制工艺过程中的概念，近年来发展成为一种高效、节能的热处理方法，热处理时通过控制冷却可获得所设计的组织，提高钢的性能。20世纪60年代中国对钢的控轧控冷研究证明，控制冷却在钢化学成分适宜时，会促进强韧的低碳贝氏体形成。常用的控制冷却方式有压力喷射冷却、层流冷却、水幕冷却、雾化冷却、喷淋冷却、板湍流冷却、水一气喷雾冷却和直接淬火等八种。各有优势，根据具体工艺环境和限定条件来确定。在一定意义上讲，等温淬火热处理实际是控制冷却的特例。因此，借鉴等温淬火