無(wú)鈷?cǎi)R氏體時(shí)效鋼的發(fā)展.pdf

《無(wú)鈷?cǎi)R氏體時(shí)效鋼的發(fā)展.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、2014年第35卷S2無(wú)鈷?cǎi)R氏體時(shí)效鋼的發(fā)展吳怡（鄭州大學(xué)，鄭州450000）摘要：文中論述了無(wú)鈷?cǎi)R氏體時(shí)效鋼的成分、性能、主要合金元素的作用，并以T-250為例說(shuō)明了無(wú)鈷?cǎi)R氏體時(shí)效鋼的時(shí)效組織，以及無(wú)鈷鋼的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：無(wú)鈷鋼；合金元素；時(shí)效過(guò)程馬氏體時(shí)效鋼以其高強(qiáng)高韌性和良好的加工性能應(yīng)用在軍事和商業(yè)等諸多領(lǐng)域中，但其合金元素中Co的資源短缺，成本過(guò)高，因此,為了降低成本，擴(kuò)大馬氏體時(shí)效鋼的應(yīng)用范圍，發(fā)展無(wú)鈷?cǎi)R氏體時(shí)效鋼成為了一個(gè)重要目標(biāo)。1無(wú)鈷?cǎi)R氏體時(shí)效鋼的成分及性能1980年國(guó)際鎳公司與鎢釩高速工具鋼公司首先研究出T-250無(wú)鈷?cǎi)R氏體時(shí)效鋼。在T-250基礎(chǔ)上，又推出了T-200

2、和T-300無(wú)鈷?cǎi)R氏體時(shí)效鋼。此外，研究者還研究出了無(wú)鈷含鉻馬氏體時(shí)效鋼，無(wú)鈷、鉬、而含鎢的馬氏體時(shí)效鋼等。這些鋼不僅使生產(chǎn)成本降低了20%~30%，而且性能也接近相應(yīng)強(qiáng)度水平的含鈷?cǎi)R氏體時(shí)效鋼。為便于比較,表1給出了無(wú)鉆鋼和含鉆鋼成分,表2給出了它們的典型力學(xué)性能。表1含鈷鋼與無(wú)鈷鋼的化學(xué)成分/%NiMoTiCoAl其他CC-25018.05.00.47.50.1_0.003maxC-30018.55.00.69.00.1_0.003maxT-25018.53.01.4_0.1_0.003maxT-30018.54.01.85_0.1_0.003maxW-25019.0_1.2_0.14.

3、5W0.006日本14Ni-3Cr-3Mo-1.5Ti14.343.241.52__2.88Cr0.006表2含鈷鋼與無(wú)鈷鋼的典型性能指標(biāo)σb/MPaσs/MPaδ/%φ/%硬度,HRCKIC/,MPamC-2501757172010.046.750.8123C-3001960189011.055.0_78.0T-2501817177510.556.150.8106T-3002100202510.054.053.676W-250180017809.0___日本1820175013.565.051.013014Ni-3Cr-3Mo-1.5Ti2無(wú)鈷?cǎi)R氏體時(shí)效鋼的時(shí)效組織以T-250為例說(shuō)明無(wú)鈷

4、馬氏體時(shí)效鋼的時(shí)效組織。其強(qiáng)化相是六方結(jié)構(gòu)的η-Ni3Ti，Ni3Ti相呈棒狀或針狀,軸向平行于馬氏體基體的<11l>?-??-?方向,Ni3Ti相與基體的取向關(guān)系為:(011)M//(0001)h,?111?//?1120?。??M??h3無(wú)鈷?cǎi)R氏體時(shí)效鋼得以發(fā)展的基礎(chǔ)在含鈷?cǎi)R氏體時(shí)效鋼中,鈷雖固溶于基體但并不形成金屬間化合物,而與鉬產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),促進(jìn)含鉬金屬間化合物的析出,達(dá)到強(qiáng)化效果。另外,鈷還可以影響位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu),為析出相提供均勻的形核位置,促進(jìn)析出相粒子細(xì)小均勻分布。至今沒(méi)有試驗(yàn)表明鈷有阻止韌性下降的作用。因此,馬氏體時(shí)效鋼中即使不含鈷,也不一定會(huì)導(dǎo)致塑韌性惡化。4無(wú)鈷?cǎi)R氏體時(shí)效鋼的

5、主要合金元素的作用鎳是奧氏體形成元素,它的存在擴(kuò)大了奧氏體區(qū)，同時(shí)，降低Ms點(diǎn)。這樣可以使鋼在加熱時(shí)獲得單相奧氏體,也有利于獲得完全的板條狀馬氏體，提高鋼的韌性。鎳是馬氏體時(shí)效鋼中主要的析出相形成元素,馬氏體時(shí)效鋼中鎳元素要與強(qiáng)化元素形成強(qiáng)化相析出,使基體中的Ni含量降低,所以鋼中鎳含量不能太低,如果低于10%就會(huì)引起韌性下降。鎳含量過(guò)多,提高了過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性,固溶后冷卻時(shí)會(huì)保留較多的殘留奧氏體,使時(shí)效后的強(qiáng)度降低。因此,要保證鋼良好的強(qiáng)韌性,鎳、鉬、鈦三元素含量要控制在一定范圍內(nèi)。在時(shí)效過(guò)程中，Ti析出最快，最安全，在任何情況下含Ti析出相Ni3Ti，Ti6Si7Ni6在時(shí)效最早期形成

6、，形成后在基體中殘余Ti含量很少，幾乎不可測(cè)得。另外，Ni3Ti的析出使基體含Ni量減少，富Ni的逆轉(zhuǎn)變奧氏體更難以形核。Tharian等認(rèn)為,每添加0.1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)的鈦,σ0.2增加54MPa。鈦含量也不能過(guò)高,因?yàn)門i容易與有害元素形成各種形態(tài)的夾雜物,例如與C形成(Ti,Mo)C顆粒,和S、O、N等形成Ti2S、Ti(C,N)、TiO2等夾雜物,這些夾雜物會(huì)在材料內(nèi)部形成微孔及裂紋源而嚴(yán)重危害鋼的韌性。鉬在這一系列合金中是主要強(qiáng)化元素。研制無(wú)鈷?cǎi)R氏體時(shí)效合金時(shí),為了補(bǔ)償無(wú)鈷對(duì)強(qiáng)韌化的損失,增大了合金系的鉬含量,提高了固溶溫度,得到含鉬量過(guò)飽和度大的馬氏體,析出高度彌散的強(qiáng)化相

7、,同時(shí)利用高溫逆轉(zhuǎn)奧氏體再結(jié)晶粒,改善基體的性能。Asayama提出,對(duì)于無(wú)鈷?cǎi)R氏體時(shí)效鋼,為保證基體既有足夠韌性,又有足夠強(qiáng)度,鎳、鉬、鈦三元素含量應(yīng)滿足下列關(guān)系式:?3′Mo%3′Ti%?Ni%3?+?′58.69?95.95479.?28′Mo%+80′Ti%31505312014年第35卷S25無(wú)鈷鋼的發(fā)展馬氏體時(shí)效鋼作為一種新型的超高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)材料,性能與含鈷鋼相當(dāng)，且價(jià)格相對(duì)較低，所以得到了廣泛的應(yīng)