【摘 要】
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纳米贝氏体轴承钢以其优异的性能获得广泛关注,然而获得全纳米贝氏体所需时间长。本文以一种100Cr2Si1NiMo纳米贝氏体轴承钢为研究对象,通过不同双阶等温工艺加速贝氏体相变,利用相变动力学、微观结构表征以及力学性能测试,揭示双阶等温工艺对纳米贝氏体轴承钢的影响规律,得出如下创新性结果:1、在纳米贝氏体等温之前预生成部分马氏体,能够明显缩短贝氏体转变的孕育期,且随预生成马氏体含量增加,缩短比例增大
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纳米贝氏体轴承钢以其优异的性能获得广泛关注,然而获得全纳米贝氏体所需时间长。本文以一种100Cr2Si1NiMo纳米贝氏体轴承钢为研究对象,通过不同双阶等温工艺加速贝氏体相变,利用相变动力学、微观结构表征以及力学性能测试,揭示双阶等温工艺对纳米贝氏体轴承钢的影响规律,得出如下创新性结果:1、在纳米贝氏体等温之前预生成部分马氏体,能够明显缩短贝氏体转变的孕育期,且随预生成马氏体含量增加,缩短比例增大。预生成马氏体,引入高共格度γ/M相界面,为贝氏体形核提供有利位置,从而加速贝氏体前期转变速率。然而在贝氏体等温转变后期,由于预生成马氏体分割奥氏体晶粒,阻碍了贝氏体长大,导致低温等温贝氏体整体相变时间并未缩短。含预生成马氏体工艺,其最终硬度与直接等温工艺的硬度均在60HRC以上,冲击韧性提高22%以上。然而当贝氏体等温温度升高至250℃和300℃时,预生成马氏体能够加速贝氏体整体相变过程,缩短转变完成时间,并且等温温度的越高,加速作用越显著。2、过冷奥氏体强度是影响贝氏体板条尺寸的最主要因素,首先提出了一种等过冷奥氏体强度双阶等温加速纳米贝氏体相变工艺。对于含碳化物贝氏体轴承钢,可使贝氏体转变完成时间由30h缩短至10.5h,贝氏体板条尺寸略微增加,硬度和冲击韧性与直接等温工艺相当;对于无碳化物贝氏体轴承钢,使贝氏体转变完成时间缩短68%,硬度低于直接等温工艺,然而冲击韧性提高2倍以上。3、进一步,综合过冷奥氏体强度、温度和相变驱动力对贝氏体板条尺寸的影响,建立了贝氏体铁素体尺寸数学模型f(T,σyγ,ΔGγ→α),基于此模型提出了等贝氏体板条尺寸双阶等温工艺。等板条尺寸双阶等温工艺使贝氏体转变完成时间缩短58%,硬度与直接等温工艺相当,而强度较直接等温工艺提高200MPa,塑性和韧性也有明显提高,实现加速贝氏体相变的同时提高材料的力学性能。
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