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65Si2MnWA钢Q&P处理的组织预测

发布日期: 2020-05-23

来源: www.qdf0605.com

  • 资料大小: 2.00MB
  • 资料类别: 金属冶金
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  • 更新时间: 2020-05-23
  • 发布者: 清道夫环保网

基本简介

65Si2MnWAQ&P处理的组织预测

应用CCE模型对65Si2MnWA钢进行Q&P处理后的残余奥氏体量进行预测并与实验值对比可知实际奥氏体量随淬火温度的趋势与预测值致,但是数值上比预测值低很多,可能是由于Q&P温度较低导致配分不完全、同时有部分碳化物析出等原因。

CCE模型预测可知,Q&P处理后,马氏体中碳含量远远低于基体碳含量同时奥氏体中碳含量远高于基体碳含量从而达到提高了Q&P钢的韧性的效果。

经优化得到的最佳工艺和传统工艺相比,残余奥氏体含量大大增加,力学性能上,强度与传统工艺相当,延伸率大幅度提高达到传统工艺的三倍左右。

65Si2MnWA钢Q&P处理的组织预测 

1 钢的淬火-配分(Q&P)处理示意图

最开始, Speer提出的CPE模型主要基于如下三个假设

1)在配分过程中过饱和马氏体中碳向奥氏体中扩散扩散驱动力为两相之间的化学势之差最终达到两相化学势相等

2)配分过程中假定马氏体和奥氏体(M/A)界面保持不变,即Fe原子不发生扩散

3)配分过程中无碳化物析出即碳只发生由马氏体向奥氏体的扩散。

通过这三个假设,就可以估计出完成配分时候的残余奥氏体的含碳量。但是由于马氏体-残余奥氏体相界面保持不变,限制较多。2004~2005年之间,经过SpeerHillertAgren等人讨论CPE模型进行改善,提出CCE(Constrained Carbon Para equilibrium)模型来理论计算奥氏体、马氏体含量以及奥氏体和马氏体中含碳量。

淬火温度对残余奥氏体的影响 

2 淬火温度对残余奥氏体的影响

本文的计算全采用MATLAB软件编程进行,试验用的材料为65Si2MnWA经过XRD荧光分析其具体的成分如表1所示。在一步Q&P处理奥氏体化工艺:860℃,保温15min)中选取了淬火温度QT分别为:140160180200的四组实验进行XRD表征并根据YB/T 5338-2006中规定的方法测量残余奥氏体含量从而验证计算结果。

1 试验钢化学成分质量分数, %)

元素

C

Si

Mn

Cr

W

P

Fe

含量/%

0.65

1.50

0.90

0.11

1.08

0.01

余量

根据CCE模型预测的残余奥氏体量见图2奥氏体与马氏体中含碳量见图3。从图2中可知随着淬火温度的改变残余奥氏体含量存在一个极大值。对于65Si2MnWA钢,淬火温度为180左右残余奥氏体含量达到峰值180℃之前最终奧氏体含量与第次淬火后奥氏体含量一致即奥氏体含量较低时饱和马氏体中的碳扩散到奥氏体中足以使第一次淬火 的奥氏体完全稳定到室温当淬火温度较高时奥氏体中含碳量低且过饱和马氏体含量少无足够的碳扩散到奧氏体中因此奥氏体在第二次淬火时发生二次淬火转变从而使最终的残余奥氏体含量减少从而出现极大值。

一步Q&P后奥氏体量随淬火温度的关系 

3 Q&P后奥氏体量随淬火温度的关系

365Si2MnWA钢一步Q&P处理后XRD测定的奥氏体含量。从图3中可以看出经一步Q&P处理后奥氏体量在2.5%~5.5%之间180℃淬火时残余奥氏体达到极大值5.3%。从总的趋势来看残余奥氏体量随淬火温度先升高后降低CCE模型计算的趋势相符且都在180℃左右奥氏体含量达到极大值。但由于有碳化物析出以及一步Q&P配分温度低使实际配分不完全等原因导致最终残余奥氏体含量远远低于用CCE模型的预测值。

配分温度对(a)马氏体以及(b)奥氏体中碳含量的影响 

4 配分温度对(a)马氏体以及(b)奥氏体中碳含量的影响

4为两步Q&P处理配分温度对马氏体以及奥氏体中含碳量的影响。配分前可认为奥氏体与马氏体中含碳量均为0.65%经过配分达到平衡后,从图中可以看出,马氏体中碳含量减少至0.01%或者更低大大减低了马氏体中含碳量从而也提高了马氏体的韧性同时奥氏体中的含碳量远高于0.65%,从而提高了奥氏体的稳定性。随着配分温度的升高马氏体中含碳量呈数量级的升高而对奥氏体的含碳量影响很小,因此可以预测欲获得较高强度,则配分温度应选择在奥氏体能稳定到室温的条件下尽可能的高。

EBSD组织定量分析 

(a)传统工艺;(b)最佳Q&P工艺

5 EBSD组织定量分析

最后,根据上述计算结果进一步对Q&P工艺进行优化,最终优化出一个最佳Q&P工艺。将最佳Q&P工艺和传统工艺处理的残余奥氏体量通过EBSD表征进行比较结果见图5,通过拉伸试验对其力学性能比较见图6

 最佳Q&P与传统工艺力学性能

6 最佳Q&P与传统工艺力学性能

从图5中可以看出和传统工艺比较组织上最佳Q&P工艺的残余奥氏体含量大性能上最佳Q&P工艺在保证高强度的同时延伸率大幅度提高,为传统工艺的三倍左右。

 

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