50crmnva钢静态连续冷却相变研究本科毕设论文

II全自动相变仪、硬度计和金相显微镜分别如图2.3、2.4和图2.5所示。图2.3Formastor-FⅡ全自动相变仪图2.4维氏硬度计图2.5ZEISS金相显微镜2.2.2实验原理测定CCT曲线常用的方法有：金相法、热膨胀法和热分析法等。当材料在加热或冷却过程中发生相变时，若高温组织及其转变产物具有不同的比容和膨胀系数，则由于相变引起的体积效应叠加在膨胀曲线上，破坏了膨胀量与温度间的线性关系，从而可以根据热膨胀曲线上所显示的变化点来确定相变温度。这种根据试样长度的变化研究材料内部组织的变化规律的称为热膨胀法（膨胀分析）。长期以来，热膨胀法已成为材料研究中常用的方法之一。通过膨胀曲线分析，可以测定相变温度和相变动力学曲线。钢的密度与热处理所得到的显微组织有关，钢中膨胀系数由大到小的顺序为：奥氏体＞铁素体＞珠光体＞上、下贝氏体＞马氏体；比容则相反，其顺序是：马氏体＞铁素体＞珠光体＞奥氏体＞碳化物（但铬和钒的碳化物比容大于奥氏体。从钢的热膨胀特性可知，当碳钢加热或冷却过程中发生一级相变时，钢的体积将发生突变。过冷奥氏体转变为铁素体、珠光体或马氏体时，钢的体积将膨胀；反之，钢的体积将收缩。冷却速度不同，相变温度不同。通常膨胀法测量CCT曲线的时候，相变点有两种方法：1.顶点法，2.切线法。两种方法各有利弊，顶点法比较好确定相变开始和完成的位置，但与实际值有误差；而切线法数值与实际值比较接近，但是相变起始和完成的点不好确定，人为误差大。

图2.6是两种方法确立相变点的一个图示,其中A、D为切线法，相变开始温度（A点）698度，相变结束温度（D点）523度；B、C为顶点法，相变开始温度（B点）648度，相变结束温度（C点）579度。图2.6相变点的确定

第3章实验结果与分析3.1实验钢的静态连续冷却转变（CCT）曲线采用热膨胀法与金相-硬度法相结合的方法测得50CrMnVA钢在静态连续冷却过程中不同冷却速度条件下各相的转变开始温度和转变终了温度，然后利用orgin数据处理软件在温度(T)—时间(lgt)曲线上分别绘制冷却曲线和转变点，相关转变点连接起来，便形成图3.1实验钢的静态CCT曲线。图3.150CrMnVA钢的静态CCT曲线实验钢的静态CCT曲线上每一条冷却曲线代表着一定的冷却速度，从右向左冷却速度分别为0.05℃/s、0.075℃/s、0.1℃/s、0.25℃/s、0.5℃/s、0.75℃/s、1℃/s、2℃/s、5℃/s和10℃/s。由图看出，50CrMnVA钢从奥氏体以不同冷却速度冷却到室温时，存在三种不同类型的相变：高温转变区，奥氏体（A）向铁素体(F)和珠光体(P)的转变；中温转变区，奥氏体（A）向贝氏体(B)的转变；低温转变区，奥氏体（A）向马氏体（M）转变。同时还可以看出，随着冷却速度的增加，铁素体、珠光体和贝氏体转变开始温度都降低。当冷却速度小于0.25℃/s时，奥氏体中同时析出铁素体和珠光体；当冷却速度0.25℃/s~0.5℃/s时，奥氏体相变为铁素体+珠光体+贝氏体；当冷却速度在0.5℃/s~0.75℃/s时，奥氏体中析出珠光体和贝氏体；随着冷速进一步增大到2℃/s时，奥氏体发生贝氏体转变和马氏体转变；而当冷速增加到5℃/s以上时，相变组织为单相马氏体组织。3.2显微组织金相试样经研磨、抛光后用4％硝酸酒精溶液腐蚀，在实验室ZEISS型金相显微镜上对实验钢进行显微组织观察。图3.2分别为实验钢在不同冷却速度下的金相显微组织。由图3.2可以看出，在实验设定的冷却速度范围内实验钢的显微组织基本由铁素体F、珠光体P、贝氏体B和马氏体M组成。(c)(c)图3.2实验钢不同冷却速度下的显微组织照片(a)0.05℃/s;(b)0.075℃/s;(c)0.11℃/s;(d)0.25℃/s;(e)0.5℃/s;(f)0.75℃/s;(g)1℃/s;(h)2℃/s;(i)5℃/s;(j)10℃/s3.3实验钢的维氏硬度表3.1为实验钢对应不同冷却速度下的显微组织和维氏硬度值，由表看出，随着冷却速度的增大，相变组织逐渐由高温相变产物铁素体+珠光体过渡到中温转变产物贝氏体组织，最后为单相的马氏体组织，与此同时，其硬度显著升高，维氏硬度数值逐渐由295升高到728。表3.1实验钢不同冷速下的显微组织和硬度冷速℃/s显微组织成分维氏硬度HV0.05铁素体+珠光体2950.075铁素体+珠光体2990.1铁素体+珠光体3070.25铁素体+珠光体3590.5珠光体+贝氏体+少量铁素体3630.75珠光体+贝氏体3861贝氏体+马氏体4712贝氏体+马氏体5245马氏体69710马氏体7283.4冷却速度对实验钢的显微组织和硬度的影响结合实验钢的静态CCT曲线、显微组织和维氏硬度结果可以看出，实验钢在连续冷却过程中相变组织中先后出现铁素体、珠光体、贝氏体和马氏体。冷却速度的提高使奥氏体向铁素体、珠光体和贝氏体转变的开始转变温度降低。对应显微组织看出，在0.05~0.25℃/s冷却速率范围内，实验钢的相变组织为珠光体和极少量的铁素体。在0.5℃/s冷却速率下，显微组织为珠光体、贝氏体和极少量的铁素体。当冷却速率达到0.75℃/s时，相变组织为珠光体和贝氏体。当冷却速率进一步增加到1~2℃/s冷却速率范围内时，相变组织为贝氏体和马氏体。当冷却速度达到5℃/s以上时，相变组织为单一的马氏体组织。随着冷却速度的增加，实验钢的相变产物逐渐由高温的相变产物过渡到中温的相变产物，最后转变为低温转变产物单一的马氏体组织，同时，其硬度显著提高，维氏硬度数值逐渐增大由295增加到728。

第4章结论本文对中国第一汽车股份有限公司技术中心提供的50CrMnVA钢进行了静态连续冷却相变实验研究，通过实验绘制出了实验钢的静态连续冷却CCT曲线，并对其不同冷速条件下的显微组织演变规律进行了分析，主要结论如下：（1）该钢的CCT曲线相变区主要包括高温转变区、中温转变区和低温转变区三部分。相变产物主要是铁素体、珠光体、贝氏体和马氏体。而且随着冷却速度的提高，铁素体、珠光体和贝氏体相变的转变开始温度都降低。（2）相变产物随冷却速度的改变而改变。当冷却速度小于0.25℃/s时，实验钢的相变组织为珠光体和极少量的铁素体。在0.5℃/s冷却速率下，显微组织为珠光体、贝氏体和极少量的铁素体。当冷却速率达到0.75℃/s时，相变组织为珠光体和贝氏体。当冷却速率为1~2℃/s时，相变组织为贝氏体和马氏体。当冷却速度超过5℃/s时，相变组织为单一的马氏体组织。（3）随着冷却速度的提高，实验钢的相变组织由铁素体+珠光体，逐渐过渡为珠光体+贝氏体，最后为单相马氏体组织，与此同时，其维氏硬度逐渐升高，数值逐渐由295升高到728。杨培义,杨其萍.新型汽车板簧用钢的研究[J].钢铁研究院总部学报,1986,6(3):39-45.杨培义,杨其萍.新型汽车板簧用钢[P].中国:CN85100259A,1986.张亚信,安树均.制造汽车板簧的新型弹簧钢28锰硅硼钢[P].中国:CN85100775A,1986.郭善海,基于模拟的铸钢件工艺分析与优化设计[M].浙江大学,2006.大森靖也,钢的组织转变译文集[M].机械工业出版社,1980.118.刘永铨.钢的热处理.北京:冶金工业出版社,1981.雷廷权.钢的形变热处理.北京:机械工业出版社,1979.徐祖耀.贝氏体相变与贝氏体[M].北京科学出版社,1991.JanezG,SlavkoB,MartinZ.Influenceofquenchingprocessparametersonresidualstressesinsteel[J].JournalofMaterialsProcessingTechnology,2010,114(1):57−70.PuschmannF,SpechtE.Transientmeasurementofheattransferinmetalquenchingwithatomizedsprays[J].ExperimentalThermalandFluidScience,2012,28(6):607−615.付俊国.中碳高合金高强度钢线膨胀测量中铁素体-奥氏体相变过程分析[J].材料导报,2007,10(1)：2-3.石德珂.材料科学基础[M].北京:机械工业出版社,2010.175-187.彭海红,陈晔,李国宝,等.X60管线钢再结晶和过冷奥氏体连续冷却相变行为的研究[J].钢铁钒钛,2006,27(4):34-37.赵敏,孙长伟,杜则裕.焊接热模拟技术及其应用[J],1999,8(4):40-42.袁保敬,白晋钢,郭宏钢.热模拟实验在317L品种开发中的应用[J].山西冶金,2009,1:61-64.本论文是在导师李婧老师的悉心指导下完成的。导师严谨的学术作风、渊博的知识、严谨的治学态度以及对事业的热爱与不懈追求和忘我的工作热情，深深地激励着我。恩师在学习、工作和生活各方面，都给予了我无微不至的关怀、爱护与帮助。在论文的选题、研究和撰写过程中，她倾注了大量的心血，对论文进行了精心地评阅与指教。值此论文完成之际，我要向导师表达我最崇高的敬意和衷心的感谢，感谢她的精心指导和教诲，感谢她生活中对我无微不至的关怀，由衷的祝愿她身体健康、工作顺利。感谢金志澎，甄名杨，陈永锋，于鹏，关德满，符冶同学在实验过程中的大力支持，使我的论文得以顺利完成。感谢东北大学的老师和师兄的无私帮助和热忱指导，由衷的说声感谢！感谢我的室友、兄弟和朋友，陪着我走过了一段重要的人生时期，我将心怀感恩永远为她们祝福！读书这些年，我的学校的学业，生活一直是父母最重要的牵挂，而我的每一寸进步都能换