M2高速钢中M2C共晶碳化物的相变行为

利用扫描电镜及能谱分析研究了不同加热温度和保温时间对M2高速钢中M2C共晶碳化物分解行为的影响.结果表明,M2C共晶碳化物的分解程度随加热温度的升高和保温时间的延长而增加,但温度起主要作用.讨论了M2C共晶碳化物的分解过程,得出其分解特点:M2C共晶碳化物的分解受原子的扩散行为控制;通过原子扩散,在原始M2C共晶碳化物的外层形成M6C碳化物,内层形成MC碳化物.     

喷射成形含铌M3型高速钢组织与性能研究

采用喷射成形快速凝固技术制备了M3型高速钢和以Nb代V的M3型高速钢.利用SEM(EDS),XRD,OM,TEM,HRTEM研究了Nb对M3型高速钢组织的影响和其组织演变.结果表明,喷射成形消除了宏观偏析,细化了组织,以Nb代V,可在共晶反应前析出MC型碳化物,使其球形化、均匀分布,由于消耗大量C,共晶M2C碳化物数量减少,促使更多W和Mo固溶进基体.均匀分布的高热稳定性含Nb-MC型碳化物能阻碍奥氏体化过程中晶粒长大,但难以固溶,使得回火过程中主要析出与基体共格的M2C型碳化物.喷射成形含Nb钢硬度和弯曲强度高于ASP23钢,大量硬质MC碳化物易于产生应力集中,使其韧性稍低于ASP23.     

含稀土轧辊用高速钢淬回火过程微观组织转变

利用金相(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)及能损谱(EELS)等手段,研究了含稀土轧辊用高速钢在1100℃淬火和550℃两次回火热处理过程的微观组织变化特征,重点探讨了碳化物行为。结果表明,淬火加热过程中热稳定性较高的MC和M6C型一次共晶碳化物难以溶解,亚稳态的M2C型一次共晶碳化物则发生分解反应得到MC和M6C两种碳化物,分解形成的M6C较MC量多且尺寸较大,小颗粒MC包含在M6C之中;淬火基体组织由马氏体和残留奥氏体组成,淬火马氏体既有板条马氏体也有孪晶型马氏体。经两次回火后,残留奥氏体得以有效消除,大量细小富V的MC型二次碳化物弥散析出产生二次硬化现象。     

冷却速度对高速钢M2C共晶碳化物的影响

采用砂型和金属型铸造制备M2高速钢铸锭,研究了冷却速度变化对高速钢M2C共晶碳化物形态及性质的影响,探讨了M2C共晶碳化物形态变化的机理。结果表明,冷却速度增加,莱氏体网细化,铸态偏析得到改善;M2C形态由片层状转变为棒状,碳化物中合金元素含量降低,高温分解产生的MC碳化物和M6C＋MC复合碳化物数量减少。共晶反应时,共晶碳化物和奥氏体相之间的生长速度差异决定了M2C共晶碳化物的形态。     

淬火处理对轧辊用高硼高速钢组织和性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、硬度计及MM-200磨损试验机,研究了淬火温度对轧辊用高硼高速钢显微组织和性能的影响。结果表明,高硼高速钢的铸态组织由马氏体、铁素体、珠光体和沿晶界呈连续网状分布的共晶硼碳化物组成,共晶硼碳化物主要是M2B和M7(C,B)3;随着淬火温度的升高,基体全部转变成为马氏体,并有二次硼碳化物M23(C,B)6析出;高硼高速钢的硬度和耐磨性随着淬火温度的升高而明显增加,在1150℃淬火时硬度最高、耐磨性最好。     

基于计算机仿真的合金元素对工具钢碳化物析出行为的影响

使用Thermo-Calc软件热力学平衡计算的方法,研究了Cr、W、Mo、V合金元素对高碳合金工具钢中碳化物析出形为的影响规律。结果表明,钢基体中析出的碳化物类型主要为M23C6、M6C、M7C3和MC,四种碳化物析出温度高低顺序为:MCM6CM7C3M23C6。随Cr含量增加,M23C6、M7C3析出温度升高,M6C、MC析出温度基本不变,各温度下碳化物含量则呈线性增多的趋势。随W含量增加,M23C6、MC析出温度基本不变,M6C、M7C3析出温度升高;W对M23C6、MC含量影响很小,而M6C、M7C3含量则呈线性增多。随Mo含量增加,M23C6、MC、M7C3析出温度基本不变,M6C析出温度升高;各温度下M23C6、MC含量略有减少,M6C含量则线性增加,M7C3析出含量则明显减少。随V含量增加,M23C6、M7C3析出温度降低,M6C析出温度基本不变,MC析出温度升高;在各温度下,M23C6、M7C3碳化物析出量线性降低,而M6C、MC含量则线性增加。     

外加磁场对离心铸造高速钢轧辊组织和性能的影响

为改善高速钢轧辊的凝固组织以提高其使用性能,在离心铸造过程中引入磁场,研究了不同磁场强度对高速钢轧辊凝固组织的影响.结果表明,施加磁场后,高速钢轧辊凝固组织中残留的奥氏体含量降低;随着磁场强度的增加,凝固组织中共晶碳化物断网倾向增强,碳化物的类型也发生改变,其硬度值不断增大;当磁场强度达到0.15 T时,轧辊组织中的碳化物类型为M7C3、M2C和MC,MC型碳化物细小弥散,共晶碳化物断网情况最为理想,维氏硬度值最大.     

离心铸造轧辊用高速钢的热处理

采用差式扫描量热法(DSC)及热膨胀法测定了离心铸造轧辊用高速钢的相变点,根据高速钢的临界转变温度,进行了退火、淬火和回火实验.着重研究了热处理过程中碳化物演变对轧辊用高速钢性能的影响.结果表明:退火温度需高于630℃,才能使铸态高速钢得到软化,硬度降低,便于切削加工.热处理前后,MC型一次共晶碳化物的成分、形态和数量基本没有变化;随着淬火温度的升高,处于亚稳状态的M2C型共晶碳化物的分解数量越来越多.高速钢最终硬度受回火温度影响较大,研究了回火温度与二次硬化之间的关系,确定了二次硬化峰值温度,研究了二次碳化物的溶解与析出对高速钢基体组织与力学性能的影响规律.     

定向凝固法控制M2高速钢中共晶碳化物形貌演变行为

采用真空布里奇曼定向凝固技术,通过控制凝固过程中的抽拉速度,制备了不同冷却速率下凝固的M2高速钢,研究了M2高速钢凝固过程中共晶组织形貌的演变及演变机制。结果表明:根据试样的抽拉速度与温度梯度之间的关系,能够实现定向凝固过程中冷却速度的精确控制,且抽拉速度与冷却速度成正比。增大抽拉速度可促进共晶碳化物由层片状向短棒状转变。当抽拉速度低于500μm/s时,共晶碳化物形貌为粗大层片状;当抽拉速度远高于500μm/s时,共晶碳化物形貌为短棒状;当抽拉速度为500μm/s时,共晶碳化物形貌为两者的混合。两种不同形貌的共晶碳化物都是M_2C型碳化物。增大抽拉速度能够促进共晶碳化物的析出,同时共晶碳化物中合金元素含量降低。当抽拉速度从20μm/s增加到10 000μm/s时,马氏体(110)晶面间距从2.060 7■减小至2.055 3■。     

铌对喷射成形M3:2高速钢组织和耐磨性的影响

研究了Nb对喷射成形高速钢M3:2组织和硬度的影响,并对含Nb喷射成形高速钢在不同温度下的摩擦行为进行了研究。结果表明,Nb可以使一次MC型碳化物变得更细小、球形度更好,M2C片层厚度变薄,有利于高速钢回火过程中的二次析出,提高其回火后的硬度。0.5 %Nb的添加可显著提高喷射成形M3:2高速钢的耐磨性。常温（20 ℃）时高速钢的磨损机制主要为磨粒磨损;中温（300 ℃）时,磨损机制则以粘着磨损为主,氧化磨损增加;高温（500 ℃）时,主要以氧化磨损为主。     

3种典型轧辊材料氧化行为的原位观察

轧辊表面氧化膜的形成及剥落对轧辊的消耗及产品质量有显著影响。采用VL2000DX—SVF18SP型超高温激光共聚焦显微镜观察了高铬铸铁、高铬铸钢和高速钢在连续加热及等温过程中其表面氧化膜形成的特征，同时对比研究了这3种材料在循环加热、冷却后的氧化行为。结果表明，高铬铸铁和高铬铸钢开始形成氧化膜的温度较低，约为300 ℃，但氧化膜致密均匀，抑制了高温及等温过程氧化膜的生长；而高速钢氧化膜开始形成温度较高，氧化膜快速形成的温度约为480 ℃，但氧化膜均匀性差，具有较快的生长速率，高速钢的抗氧化性显著低于高铬铸铁和高铬铸钢。     

3种典型轧辊材料氧化行为的原位观察

轧辊表面氧化膜的形成及剥落对轧辊的消耗及产品质量有显著影响。采用VL2000DX-SVF18SP型超高温激光共聚焦显微镜观察了高铬铸铁、高铬铸钢和高速钢在连续加热及等温过程中其表面氧化膜形成的特征，同时对比研究了这3种材料在循环加热、冷却后的氧化行为。结果表明，高铬铸铁和高铬铸钢开始形成氧化膜的温度较低，约为300 ℃，但氧化膜致密均匀，抑制了高温及等温过程氧化膜的生长；而高速钢氧化膜开始形成温度较高，氧化膜快速形成的温度约为480 ℃，但氧化膜均匀性差，具有较快的生长速率，高速钢的抗氧化性显著低于高铬铸铁和高铬铸钢。     

工程机械用高强钢Q1100热处理参数及热物理性能预测

利用JMatPro 7.0软件模拟预测Q1100高强钢的平衡相组成、钢的连续加热奥氏体化(TTA)曲线和钢的过冷奥氏体连续冷却转变(CCT)曲线、淬透性以及热物理性能参数。计算结果表明:Q1100高强钢奥氏体化温度Ac₁=713.3 ℃,Ac₃=831.9 ℃。钢在连续加热过程中,加热速率在1000 ℃/s时,奥氏体均匀化时间最短。钢在连续冷却过程中,其屈服强度、抗拉强度和硬度均随冷却速度的增大而增大,当冷却速度为100 ℃/s时,硬度、屈服强度和抗拉强度分别达到其最大值41.7 HRC、1180 MPa和1267 MPa。热物理性能参数密度和杨氏模量均随温度的降低而增大,热导率则先减小后增大;比热容、泊松比和线膨胀系数均随温度的降低而减小。     

变质M2高速钢中共晶碳化物加热团球化的动力学研究

采用高温淬火、退火等方法研究了变质Ｍ２高速负名共晶碳化物在加热时的团球化过程。随加热温度的提高和保温时间的延长,碳化物的团球化是通过碳化物层片的聚集与粗化、共晶碳化物网的熔断和球化、晶内二次碳化物的弥散析出与长大实现的;在此基础上建立了共晶碳化物的粗化、聚集和二次碳化物长大的动力学模型,推导了碳化物长大的瞬时速度公式;计算表明,碳化物的团球化受合金元素的扩散速度、碳化物的形貌、加热温度等动力学因素     

铸态GCr15钢在连续加热过程中的奥氏体化动力学特征与组织演变

利用DIL805A热膨胀仪记录了铸态GCr15钢在不同的加热速率下(0.5、3、5、30、100 ℃/s)的线膨胀量,获得了不同加热速率下的热膨胀曲线和奥氏体体积转变分数曲线,研究了加热速率对奥氏体化的影响。采用高温光学显微镜对该钢在连续加热过程中的奥氏体转变过程进行了观察分析。研究表明:GC15钢在连续加热过程中的奥氏体转变可分为3个阶段:在760~790 ℃为珠光体向奥氏体的转变、(Fe, Cr)₃C_II向奥氏体中的溶解和奥氏体的成分均匀化温度分别为790~890 ℃及890 ℃以上。并且随着加热速率提高,相变临界温度提高,相变速率提高。在连续加热过程中,铸态GCr15钢的奥氏体转变是一个形核和长大交替进行的过程。     

薄壁大口径Gr12钛合金超长无缝管生产工艺的研究

从Gr12钛合金铸锭的杂质含量的变化对管材加工性能的影响、不同温区斜轧穿孔加热速度对管材表面氧化程度的影响、三辊冷轧最佳轧制速度的选择及成品管材最佳矫直方式的确定等4个方面,研究了薄壁大口径Gr12钛合金超长无缝管的生产工艺。结果表明,严格控制Gr12钛合金铸锭的化学成分,使其N≤0．01％,C≤0．03％,H≤0．005％,Fe≤0．08％,O≤0．08％,可保证该合金的冷加工性能,轧出薄壁大口径超长无缝管;斜轧穿孔加热时不同的温区应选择不同的加热速度,低于650℃,氧化层较致密,氧化速度较慢,氧和氮不容易被吸入,升温速度要慢,在5～5．5℃／min,在650-820℃,氧化层开始疏松,氧化速度加快,氧、氮较容易被吸入,升温速度要稍快些,在6．8—7．2℃／min;在820℃以上,氧化层更为疏松,氧化速度更快,氧和氮吸入更容易,表面将更氧化严重,升温速度进一步提高,在7．6～8．5℃／min,避免管材严重氧化;三辊冷轧的合适的轧制速度应为60～70r／min;成品管最佳矫直方式是先进行预平整,使其不直度∠2mm／m,再在矫直机上进行精矫,这样不会矫凹或成椭圆形。     

Solidification microstructure of M2 high speed steel by different casting technologies

The present work investigated the solidification microstructure of AISI M2 high speed steel manufactured by different casting technologies,namely iron mould casting and continuous casting.The results revealed that the as-cast structure of the steel was composed of the iron matrix and the M2C eutectic carbide networks,which were greatly refined in the ingot made by continuous casting process,compared with that by the iron mould casting process.M2C eutectic carbides presented variation in their morphologies and growth characteristics in the ingots by both casting methods.In the ingot by iron mould casting,they have a plate-like morphology and grow anisotropically.However,in the ingot made by continuous casting,the carbides evolved into the fiber-like shape that exhibited little characteristics of anisotropic growth.It was noticed that the fiber-like M2C was much easier to decompose and spheroidize after heated,as a result,the carbides refined remarkably,compared with the case of plate-like carbides in the iron mould casting ingot.     

微量Mg在M2高速钢中的作用

研究了Ｍｇ对Ｍ２高速钢凝固组织和共晶碳化物高温球化的影响，试验表明：加入适量的Ｍｇ可以使Ｍ２高速钢通常的片状Ｍ２Ｃ型共晶碳化物转变成鱼骨状的Ｍ６Ｃ和块状的ＭＣ型碳化物，Ｍｇ还阻碍鱼骨状共晶碳化物的高温球化。