M2高速钢大尺寸碳化物的形貌特征及析出机理

主要研究成品及锻造后M2高速钢碳化物种类和析出机理,为大尺寸碳化物控制提供理论依据。采用扫描电镜和能谱仪观测成品及锻造后M2高速钢中碳化物形貌、成分和分布;采用Thermo-Calc热力学软件计算M2高速钢的平衡析出相和Scheil凝固过程。结果表明,成品M2高速钢棒材中大尺寸碳化物网状分布包括MC、M6C、M2C碳化物及其复合碳化物;锻造后高速钢中出现带状碳化物和粗大碳化物堆积现象。平衡条件下,MC和M6C碳化物的析出温度分别为1 294和1 288℃,高于1 220℃奥氏体化温度;Scheil凝固时,MC、M6C和M2C碳化物依次析出。采用热处理及锻造难以消除M2高速钢中大尺寸碳化物,控制钢液凝固过程中碳化物的析出有重要意义。     

粉末冶金高速钢的热处理与热磁分析

采用综合物理测试系统的振动样品磁强计选件(PPMS-VSM),对回火处理时的粉末冶金高速钢进行热磁分析测量。退火态粉末冶金高速钢中的铁素体含量约为70.5%(体积分数)。淬火态粉末冶金高速钢在回火处理的升温阶段,有碳化物从马氏体中析出。在回火处理的保温和降温阶段,残余奥氏体向马氏体转变。淬火态钢中的马氏体含量约为44.6%,在第1次、第2次、第3次回火后,钢中马氏体含量分别约为67.5%、70.0%和70.3%。     

冷轧工作辊用半高速钢中碳化物的溶解和析出

采用X射线衍射分析、TEM组织观察和电子衍射分析,对新型半高速钢在加热和冷却及回火过程中碳化物的溶解和析出行为进行了研究。结果表明,退火状态下钢中含有MC、M6C和M7C3型碳化物;淬火加热时M6C和M7C3型碳化物全部溶解,回火过程中析出MC、M2C、M6C和M7C3型碳化物,当回火温度为520℃时出现硬度峰值,此时Mo2C的弥散强化起主要作用。     

电渣重熔过程冷却强度对含镁H13钢中碳化物的影响

研究电渣重熔过程冷却强度对含镁H13钢凝固组织和碳化物偏析的影响.采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪等分析凝固组织及碳化物的特征.研究发现,钢锭的凝固组织均为马氏体组织、残余奥氏体及一次碳化物.H13钢电渣锭中主要析出的一次碳化物为V₈C₇、MC、M₂₃C₆及M₆C.随着冷却强度增加,电渣锭边部碳化物的尺寸减小且分布更加均匀,但是碳化物的类型不发生变化.电渣重熔过程中冷却强度增加促进钢中镁对夹杂物的变性能力,经过镁变性后生成的MgO·Al₂O₃为TiN的析出提供形核质点,MgO·Al₂O₃和TiN的复合夹杂物能够促进一次碳化物异质形核,从而细化一次碳化物.     

GH4710合金的相析出特征及其与热加工塑性损伤的关联性

利用Thermal Calc热力学软件、光学金相显微镜、扫描电镜等手段分析了GH4710合金原始态和不同条件热物理模拟变形后的析出相及加工损伤特征,系统研究了析出相特征与该合金热加工塑性损伤及开裂的关联性.结果表明：GH4710合金的原始组织主要由γ'、MC及M₂₃C₆碳化物、γ+γ共晶组织组成;热加工时微孑洞等损伤在MC碳化物及γ+γ共晶组织处形核后沿晶界扩展,最终相互连接导致合金大面积破坏;γ'相优先在MC碳化物及共晶组织附近析出,并通过其共格应力场的作用增加了损伤形核和扩展阻力,使合金在较低温度下的塑性损伤值明显小于高温条件下.     

TiC在Ti_2CS上形核生长的电镜观察及其取向关系的测定

为探讨与控制薄板坯连铸连轧工艺条件下碳化钛在钢中的析出行为,应用透射电子显微术(TEM)研究了纳米尺度TiC和Ti2CS析出相的结构及取向关系.结果表明,实验钢中Ti2CS的析出温度较TiC的高,先析出的Ti2CS可作为TiC的非自发形核地点.实验观察到细小TiC粒子在Ti2CS上生长的现象.电子衍射和X射线能谱(EDS)分析表明:TiC和Ti2CS之间的取向关系为{001}Ti2CS∥{111}TiC,〈100〉Ti2CS∥〈011-〉TiC.在TEM下还观察到以孪晶形式存在的TiC,孪晶面为(1-11-)面.总之,在钢中先行析出的Ti2CS和TiC粒子都可能成为新生成TiC的非自发形核地点,孪生和外延生长是TiC沉淀的两种重要机制.     

低合金高性能高速钢中的碳化物及其对刀具切削寿命的影响

研究了Ｗ４Ｍｏ３Ｃｒ４ＶＳｉ低合金高性能高速钢的碳化物数量及成分特点，发现此钢的一次碳化物数量明显少于Ｍ２钢，而二次硬化碳化物中铬含量比Ｍ２钢高。文中对比分析了Ｗ４Ｍｏ３Ｃｒ４ＶＳｉ和Ｍ２钢的的二次硬化碳化物析出能力，并根据一次，二次硬化碳化物对高速钢切削寿命的贡献说明了Ｗ４ＭｏＣｒ４ＶＳｉ钢利用合金成分设计，在大大节约贵重合金元素Ｗ，Ｍｏ的条件下获得与通用高速钢相当的切削寿命的原因。     

模铸和电渣M2高速钢中碳化物的演变行为及对比

为了优化高速钢生产工艺、控制钢中碳化物,研究了不同冶炼工艺和加工工序下M2高速钢中碳化物的演变行为。采用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析以及热力学计算等方法,对模铸和电渣重熔M2高速钢中碳化物的类型、形貌、面积分数和分布进行研究和对比。结果表明,模铸M2高速钢锻造、轧制、盘圆和拉丝成材过程中网状碳化物得到破碎,但仍存在不规则一次碳化物,各工序下碳化物面积分数为4.96%、4.54%、5.05%和5.08%。电渣M2高速钢锻造后网状碳化物交叉处堆积比较严重,且比相同工序下模铸M2高速钢的面积分数高。国内某厂家和日本不二越的电渣M2高速钢二次锻造材中碳化物面积分数分别为5.47%和5.33%。M2高速钢锻造坯中碳化物为M₆C、MC、M₇C₃。存在于基体中的尺寸大、形状不规则的M₆C和MC对后续加工和成品材会产生不利影响。     

WC颗粒在喷射成形高速钢复合材料中溶解—析出机理

用SEM/EDX研究了WC颗粒在用喷射成形工艺制备WC颗粒增强高速钢复合材料中的成分变化,重点分析WC颗粒与高温液态高速钢接触时发生的溶解—析出现象.并针对WC颗粒的成分变化,对比研究了传统硬质合金和钢结硬质合金中WC晶粒的成分变化,提出了WC颗粒在喷射成形高速钢复合材料中的溶解—析出机理.结果表明,WC颗粒增强高速钢复合材料中WC颗粒含有较多的合金元素,特别是Fe,这是由复式碳化物的析出特性所造成的.     

粉末高速钢中二次析出碳化物的粗化规律

本文研究了CPMPT15、CPMRex25两种钢中二次析出碳化物的精化规律。从理论的推导和实验的验证表明这两种钢中二次析出碳化物的粗化符合Ostwald粗化规律。粗化速度满足Lifshitz-Wagner方程,同时说明了用Speed法进行微小碳化物粒子萃取的可行性。     

Ti元素对H13模具钢中一次碳化物的影响

以H13热作模具钢为载体,研究了不同Ti元素添加量对钢中一次碳化物的影响.通过对比试样中一次碳化物的二维和三维特征,得出了合适的Ti元素质量分数.结果表明:一次碳化物在凝固过程中析出,首先析出Ti-V-rich碳化物,随后以Ti-V-rich碳化物为形核核心析出V-rich碳化物.Ti元素质量分数的增加提高了一次碳化物的析出温度,进而使得一次碳化物的三维尺寸增加.一次碳化物的二维特征和三维特征之间存在显著的差别,二维观察将显著地高估一次碳化物的数量密度、低估一次碳化物的尺寸.三维观察更能真实地反映一次碳化物的形貌以及变化规律.     

50CrV钢加工硬化奥氏体的珠光体转变

本文用50CrV钢研究了加工硬化对奥氏体→珠光体转变的影响。得到如下结果。加工硬化会显著加速奥氏体→珠光体转变。其原因是:1)加工硬化奥氏体的珠光体转变晶界生核率高于普通奥氏体;2)加工硬化促进珠光体的晶内形核-形变带形核、孪晶形核。在含有强碳化物形成元素的钢中,形变诱发碳化物析出也可能是促进珠光体晶内形核的原因之一。本文发现50CrV钢超高温(1250℃)奥氏体化会促进珠光体转变,这可能与钒碳化物的高温充分溶解和冷却过程中又析出有关。     

单晶高温合金DD6表面渗碳处理组织研究

对单晶高温合金DD6进行表面渗碳处理,采用SEM、TEM研究了DD6合金渗碳层组织,运用EDS与SAD分析了渗碳层内碳化物的类型。结果表明,表面渗碳处理后,在渗碳层γ相内析出大量细小的MC型碳化物,与合金名义成分相比,其化学成分富含铌、钽和钼,而铝和镍含量较低。该碳化物呈块状析出,尺寸约为0.1μm,弥散分布在渗碳层区域内。由于碳化物的析出,渗碳层区域内的γ′相不能保持完整的立方化形态。渗碳处理温度越高,渗碳层深度越大。MC碳化物与基体γ相之间存在[001]MC∥[001]γ,(200)MC∥(200)γ的晶体学取向关系。     

深冷处理对AHPT15M粉末高速钢回火转变的影响

对退火态AHP T15M粉末高速钢进行盐浴淬火处理,然后对退火态样品与淬火态样品进行深冷处理、回火处理和同步热磁分析,研究深冷处理对AHP T15M粉末高速钢回火转变的影响。结果表明,退火态粉末高速钢中的铁素体含量(体积分数)约为71.5%;淬火态钢中的马氏体含量(体积分数,下同)约为45.2%,在经过1、2、3次823 K/1 h连续回火处理后,马氏体含量分别约为68.5%、71.0%和71.3%;回火前增加143 K深冷处理工序,在深冷后和1、2、3次回火后,钢中马氏体含量分别约为59.8%、69.9%、70.9%和71.3%。深冷处理可提前残留奥氏体向马氏体的转变进程、抑制残留奥氏体中的碳化物析出,并促进马氏体中更大量(约2.3%)的微细碳化物析出,使钢的硬度提高52 HV0.1。     

高钴,镍超高强度钢的二次硬化行为

利用透射电子显微术（ＴＥＭ）研究了一种高钴、镍超高强度钢不同时效温度下的碳化物的析了过程及钢的二次硬化机制。研究结果表明，马氏体板条内和板条间开始析出合金碳化物Ｍ２Ｃ的初始回火温度为４００℃左右；４４０℃温度回火钢的二次硬化行为是由于合金碳化物Ｍ２Ｃ对尚未回复和再结晶的位错型马氏体板条弥散强化的结果；６５０℃过时效后在钢的回火组织中还发现了一种正交结构的碳化物相，其点阵常数α＝０．４４８ｎｍ，ｂ＝     

25Co15Ni11Cr2MoE钢回火过程中析出相的演变规律

采用透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)等试验方法对一种高Co-Ni二次硬化钢25Co15Ni11Cr2MoE淬火后经300~660℃温度范围回火后析出的合金碳化物和韧化相逆转变奥氏体的析出演变规律进行系统研究。结果表明:25Co15Ni11Cr2MoE经300~660℃温度范围回火后,随回火温度升高,钢中析出的合金碳化物依次为:弥散的ε-碳化物→片状的合金渗碳体→弥散的M2C碳化物→粗化的M23C6碳化物。经495℃回火后,钢中板条马氏体基体上析出大量细小弥散的M2C碳化物,回火早期析出的粗大片状渗碳体全部回溶,并在马氏体板条间析出薄膜状韧化相逆转变奥氏体。回火温度提高至530℃后,逆转变奥氏体含量继续增加,但其形貌逐渐由薄膜状转变为条、块状,回火温度提高到600℃时,钢中的逆转变奥氏体含量达到极大值。     

铌对喷射成形M3：2型高速钢组织和性能的影响

采用喷射成形工艺制备了含铌和不含铌M3：2型高速钢,然后进行锻造加工.利用扫描电子显微镜、X射线能谱仪、X射线衍射仪等研究了铌对喷射成形M3：2型高速钢组织和性能的影响.铌的加入细化了沉积态的组织,减小了M₂C共晶碳化物尺寸,而对M₂C的成分影响不明显.沉积态中MC碳化物的数量随铌含量提高而增多,且其成分变化显著.铌的加入可以提高喷射成形M3：2型高速钢的抗回火软化性和二次硬化能力.但是,当铌质量分数为1%时,组织中形成数量较多且难以破碎的以铌为主的块状MC碳化物,导致钢的弯曲强度和冲击韧性下降.铌质量分数为0.5%的喷射成形M3：2型高速钢可以获得最佳的硬度、弯曲强度和冲击韧性.     

Mg对M2高速工具钢中碳化物的影响

摘要：在实验室条件下,向M2高速钢中加入Ni-Mg合金,对M2高速钢进行变质处理,研究其对高速钢一次碳化物的影响。采用电感耦合等离子体原子发射光谱法检测高速钢中的Mg含量,采取电解萃取的方法分析碳化物类型及相对含量的变化,在SEM-EDS扫描电镜下观察碳化物分布、尺寸、形貌的变化。结果表明,向M2高速钢中加入Mg能降低二次枝晶间距,细化碳化物的尺寸。Mg细化碳化物的效果随Mg含量的变化而变化。当Mg质量分数为8×10-6时效果最好,之后随着Mg含量的上升,效果变差。微量Mg细化碳化物的原因是Mg会向晶界偏聚,阻碍合金元素的扩散,从而抑制了碳化物的长大;同时Mg能对高速钢中的夹杂物改性,形成的大量细小、弥散的含Mg夹杂物可以诱导碳化物的析出,从而达到细化碳化物尺寸的效果。     

W9高速钢的电磁连续铸造研究

 研究了W9高速钢的电磁连续铸造工艺和铸坯的凝固组织特征,并与普通的模铸高速钢中共晶碳化物的类型和分布情况进行了比较,测定了在不同制备条件下高速钢莱氏体网的厚度和凝固冷却速度。结果表明：电磁连续铸造得到的高速钢铸坯表面光滑、振痕轻微、外观形状规整、内部组织致密无缺陷,莱氏体网明显变薄,晶粒明显细化;M2C和MC型碳化物的析出量增多,M6C型碳化物的析出量减少,合金碳化物变得细小、均匀和弥散;铸坯边部的凝固冷却速度为3.4×104 K/s,r/2处为6.5×103 K/s,心部为3.9×102 K/s,冶金质量明显优于普通模铸。     

通用高速钢中碳化物的X—射线衍射法定量测定

高速钢的主要性能要求是具有高的高温硬度与耐磨性.为了达到这个目的,要使高速钢在组织上有大量颗粒不同的合金碳化物及合金化的α-Fe基体.所以,研究高速钢中碳化物相随钢中碳含量,合金元素及热处理制度变化的溶解析出规律,从而找出组织结构与性能的关系,这对提高高速钢的性能将有十分重要的指导意义.通用高速钢(W_9Mo_3Cr_4V)具有强度高,韧性好,容易加工,使用寿命长,价格便宜和适用范围广等一系列优点,是一种新