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为了提升钒微合金钢的条件断裂韧度,本研究利用ThermoGCalc热力学软件分析了含碳量(质量分数)为0.60%的钢中钒元素含量对析出相随温度变化的影响,确定了合适的钒元素含量。通过热力学计算及奥氏体晶粒度试验,提出了台阶式热处理工艺,并采用高温金相热模拟试验和实验室马弗炉对工艺效果进行了验证。结果表明,台阶式热处理工艺促进了铁素体形成,同时不会明显降低钢的硬度,使得试样强度和韧性均达到预定目标,明显改善了钒微合金钢的强韧配合关系。

关键词:微合金钢;钒;热力学模拟;高温金相;台阶式热处理;奥氏体粗化温度

本文将详细介绍钒微合金钢的热处理工艺及其对材料性能的影响。通过实验和模拟相结合的方法,探讨了钒元素含量、热处理温度和时间等因素对钢的性能的影响,为优化钒微合金钢的强韧配合关系提供理论依据和实践指导。

一、试验材料及方法

1. 试验材料
采用含碳量为0.60%的钒微合金钢。

2. 试验目的
热处理后,其硬度超过290HV,条件断裂韧度KQ超过60MPa·m-1/2。

二、热处理工艺研究

(1)利用ThermoGCalc软件进行热力学模拟,指导钒元素含量及热处理工艺设计。

(2)采用超高温激光共聚焦显微镜对热处理工艺的效果进行初步评价。

(3)采用马弗炉对硬度、断裂韧度试样进行热处理,并验证工艺效果。

三、结果与讨论

1. 金相分析

显微是力学性能的决定因素,在热处理过程中,必须使试样表面与心部温度趋于一致,以获得均匀的奥氏体,进而在冷却转变时得到良好的和性能。

2. 铁素体定量分析

台阶式热处理工艺促进了铁素体的形成,使得试样的铁素体含量高于常规工艺试样。相同温度下,冷却速率较小试样的铁素体含量更高。

3. 硬度测试

硬度测试结果与铁素体含量、显微具有良好的对应性。台阶式热处理工艺试样的硬度略低于常规工艺试样,但满足预设技术目标。

4. 条件断裂韧度测试

采用台阶式热处理工艺的试样,其条件断裂韧度与常规工艺相比提高约14.3%,达到预设技术目标。这是因为低台阶保温可促进铁素体形成,从而提高韧性。

含碳量为0.60%的钒微合金钢,钒元素含量为0.09%时,对提高强韧配合关系最为有益。与常规热处理工艺相比,台阶式热处理工艺的试样在维氏硬度、条件断裂韧度等方面均满足预设技术目标。

五、参考文献

[此处列出版块的参考文献]

肖纪美、职任涛和刘昌其的著作《奥氏体晶粒异常长大的理论和应用》在特殊钢杂志的1982年第三期(6)上发表了重要研究,他们详细探讨了奥氏体晶粒的异常长大现象。

李伟、陈文琳、吴跃等人的研究成果在《材料热处理学报》2015年上的发表了《42CrMo钢加热时奥氏体晶粒的演化规律》,这篇文章讨论了奥氏体晶粒在42CrMo钢加热时的成长演变过程。

王葛、冉、刘利刚等人在《材料热处理学报》的2014年第二期上发表了关于Cr8钢奥氏体晶粒长大规律的研究,他们的工作为理解晶粒长大提供了重要的见解。

赵彦峰、王业勤、王晓南等人对X70管线钢铁素体相变进行了模拟,该研究在《钢铁研究学报》的2012年第二期上发表,重点考察了不同冷却速率下的相变行为。

孙奇、张立新、韦廷立等人的工作发表在《理化检验(物理分册)》的2017年第三期上,他们研究了回火温度对1Cr11Ni2W2MoV钢冲击性能的影响。

樊晓燕的论文《浅谈钢的热处理》对钢的热处理进行了简单的介绍,其研究内容发表在《机械管理开发》杂志的2007年第二十二期上。