6082合金生产工艺论文提纲

论文题目：低合金高强度复相耐磨钢组织性能调控及耐磨机理研究

摘要：随着经济和社会的不断发展,市场对于低合金高强度耐磨钢的需求越来越广泛,同时,随着环境污染和资源损耗的压力与日俱增,低合金高强度耐磨钢的发展目标已不仅限于对性能的追求,研究综合性能优异,且兼具资源节约型及环境友好型的低合金高强度耐磨钢是科研人员关注的焦点之一。然而,目前国内针对耐磨钢的生产还存在较多问题,主要表现在产品合金成分相对较高、产品组织类型单一（基本以回火马氏体为主）、生产工艺及方式较为传统（基本以轧后离线淬火+回火方式）、产品厚度规格有限（20～40mm）、缺乏高牌号产品的生产技术和经验、产品容易出现翘曲和延迟开裂等问题。因此,优化低合金高强度耐磨钢成分体系、多元化丰富低合金高强度耐磨钢生产工艺、设计和分析不同组织类型低合金高强度耐磨钢的综合性能及适用环境、改善低合金高强度耐磨钢应内应力较大导致翘曲开裂等问题,对于提高国内低合金高强度耐磨钢品质、丰富和完善国内低合金高强度耐磨钢品种、提升国际市场竞争力等方面具有重要意义。本研究设计了不同成分的实验钢种,通过控制轧制及控制冷却获得目标组织类型,对轧后板材进行热处理工艺研究,并对轧后和热处理后的实验钢种进行组织、力学性能及磨损性能检验和分析,探索了合金元素Cr和Ni对低合金耐磨钢相变、力学性能和磨损性能的影响规律,以及强化机理;阐明了不同显微组织构成对低合金耐磨钢力学性能及磨损性能的影响规律;制备出以贝氏体组织为主的低合金耐磨钢,研究了热处理工艺对贝氏体耐磨钢力学性能和磨损性能的影响规律;同时设计了NM400级别低合金马氏体耐磨钢直接淬火+回火工艺。得到以下主要结论:（1）经轧制和冷却工艺处理后,合金元素Ni和Cr均可有效改善实验钢轧后屈服强度、抗拉强度、低温冲击韧性及布氏硬度;单独添加Ni元素,对屈服强度和低温冲击韧性改善效果更好,单独添加Cr元素对于抗拉强度和布氏硬度的提升效果更为明显,复合添加Ni和Cr元素,大幅提升实验钢的抗拉强度和布氏硬度,但屈服强度和低温冲击韧性低于单独添加Ni元素的效果。（2）相同等温淬火工艺处理下,单独添加Cr元素和复合添加Ni和Cr元素可以使贝氏体相变量增加,而单独添加Ni元素降低贝氏体相变量;合金元素Cr或Ni的添加会降低贝氏体相变速率,Ni元素对贝氏体相变速率的抑制作用大于Cr元素,而复合添加Ni和Cr元素则会进一步降低了贝氏体相变速率。（3）连续冷却处理对低温冲击韧性的改善效果较为明显,等温处理由于碳化物析出导致低温冲击韧性降低;连续冷却工艺下,Ni的添加有效改善了低温冲击韧性,复合添加Ni和Cr虽然提高了硬度,但却降低了低温冲击韧性;等温冷却工艺下,Ni的添加对低温冲击韧性的改善效果不明显,复合添加Ni和Cr有效提高了低温冲击韧性,同时提高了硬度。（4）不同低合金耐磨钢连续冷却后获得贝氏体和马氏体的体积分数分别为20.63%和79.37%、26.41%和73.59%、35.26%和64.74%;单独添加Ni元素减少了由于剥落磨损引起的磨损失重,从而改善实验钢的耐磨性能;复合添加Cr和Ni元素实验钢由于具备较高的硬度和强度,在磨损早期的重量损失较小,但由于恶化低温冲击韧性导致磨损后期磨损率增加。（5）含Ni低合金耐磨钢等温淬火200s和400s后,获得贝氏体体积分数分别为68.72%和82.06%;随着贝氏体/马氏体双相组织中贝氏体含量的增加,冲击韧性,断裂伸长率和屈强比增加,而硬度,抗拉强度,屈服强度以及强塑积降低;贝氏体体积分数小在低冲击载荷磨损条件下耐磨性更佳,而贝氏体体积分数高在较大冲击载荷磨损条件下展现出更好的耐磨性能以及相对稳定的磨损量。（6）通过轧制后先快冷后空冷工艺,成功制备出满足NM450级别要求,以贝氏体组织为主的低合金耐磨钢;不同回火和等温工艺研究表明,该钢种200℃回火30min后综合力学性能和磨损性能最佳,320℃等温淬火不同时间以及400℃等温3min、6min处理均能有效提升耐磨性,而360℃等温后耐磨性能均下降。（7）不同淬火工艺对低合金马氏体耐磨钢显微组织、硬度及残余应力影响规律研究表明,随淬火温度的升高,实验钢表面轧制方向的残余应力逐渐增大。淬火温度940℃以下,实验钢硬度随淬火温度的升高略微增加;当淬火温度升高到1150℃时,实验钢表面硬度明显下降。此外,随着淬火终点温度的降低,实验钢表面轧制方向上的残余应力以及硬度均逐渐增大。在此基础上,开发出满足性能要求的低合金马氏体耐磨钢在线直接淬火+回火工艺,并进行了工业试制。

关键词：低合金耐磨钢;成分设计;复相组织;磨损性能;力学性能

学科专业：材料科学与工程

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 低合金耐磨钢概述

1.3 低合金耐磨钢性能要求

1.3.1 硬度

1.3.2 韧塑性

1.3.3 我国耐磨钢性能标准

1.4 低合金耐磨钢研究现状

1.4.1 马氏体耐磨钢研究

1.4.2 贝氏体耐磨钢研究

1.4.3 复相耐磨钢研究

1.4.4 合金化元素在钢中的作用

1.5 磨损机理

1.5.1 磨料磨损

1.5.2 腐蚀磨损

1.5.3 疲劳磨损

1.5.4 冲蚀磨损

1.5.5 黏着磨损

1.6 耐磨钢存在的问题

1.7 本文研究意义

第2章 实验材料成分、组织设计及研究方法

2.1 实验钢成分设计

2.1.1 引言

2.1.2 成分设计

2.2 低合金耐磨钢显微组织设计

2.2.1 显微组织设计依据

2.2.2 贝氏体耐磨钢及贝氏体为主复相耐磨钢

2.2.3 直接淬火马氏体耐磨钢

2.3 轧制及热处理

2.3.1 轧制冷却工艺

2.3.2 轧后热处理

2.3.3 回火处理

2.4 数据处理

2.4.1 MUCG83与JMat Pro7.0

2.4.2 Origin Pro9.0

2.4.3 其他数据处理及图像处理软件

2.5 主要实验设备

2.5.1 热模拟实验

2.5.2 光学显微组织观察

2.5.3 扫描电镜

2.5.4 透射电镜

2.5.5 X射线衍射物相分析

2.5.6 X射线衍射应力检测

2.5.7 力学性能检测

2.5.8 三体冲击磨料磨损

第3章 合金元素Cr、Ni对贝氏体耐磨钢组织和性能的影响

3.1 引言

3.2 Cr、Ni贝氏体耐磨钢轧制冷却及轧后组织性能

3.2.1 实验工艺

3.2.2 结果与讨论

3.3 Cr、Ni元素对贝氏体耐磨钢中贝氏体相变及力学性能影响

3.3.1 实验工艺

3.3.2 结果与讨论

3.4 合金元素Ni对不同冷却方式贝氏体耐磨钢低温冲击韧性影响

3.4.1 实验工艺

3.4.2 结果与讨论

3.5 小结

第4章 贝氏体/马氏体复相耐磨钢组织、力学性能控制及磨损机理

4.1 引言

4.2 连续冷却工艺对贝氏体/马氏体复相耐磨钢组织与性能影响

4.2.1 实验工艺

4.2.2 结果与讨论

4.3 等温淬火工艺对贝氏体/马氏体复相耐磨钢组织与性能影响规律

4.3.1 实验工艺

4.3.2 结果与讨论

4.4 小结

第5章 高Si无碳化物低合金贝氏体耐磨钢制备与组织性能研究

5.1 引言

5.2 低合金贝氏体耐磨钢轧制冷却处理

5.2.1 实验工艺

5.2.2 结果与讨论

5.3 低合金贝氏体耐磨钢回火工艺研究

5.3.1 实验工艺

5.3.2 结果与讨论

5.4 等温淬火工艺对低合金贝氏体耐磨钢组织性能影响规律

5.4.1 实验工艺

5.4.2 结果与讨论

5.5 小结

第6章 不同工艺低合金耐磨钢残余应力与组织性能研究

6.1 引言

6.2 淬火温度对马氏体耐磨钢组织、硬度及残余应力的影响

6.2.1 实验工艺

6.2.2 实验结果

6.3 淬火终点温度对马氏体耐磨钢组织、硬度及残余应力的影响

6.3.1 实验工艺

6.3.2 实验结果

6.4 在线直接淬火马氏体耐磨钢组织性能分析

6.4.1 实验工艺

6.4.2 结果与讨论

6.5 小结

第7章 低合金贝氏体耐磨钢磨损机理影响研究

7.1 引言

7.2 低合金贝氏体耐磨钢回火处理磨损性能

7.2.1 单周期磨损量

7.2.2 累计磨损量

7.2.3 磨损形貌

7.2.4 相对耐磨性

7.3 低合金贝氏体耐磨钢等温淬火处理磨损性能

7.3.1 单周期磨损量

7.3.2 累积磨损量

7.3.3 磨损形貌

7.3.4 相对耐磨性

7.4 小结

第8章 结论与展望

8.1 结论

8.2 课题展望

致谢

参考文献

1.科研成果

2.获奖情况