贝氏体耐磨钢
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解密军用、民用材料最佳合金——超级贝氏体钢日前,美国“陆军技术”网站发表的文章:Super bainite steel –perfection in impenetrability。
文章中称,英国国防科学与技术实验室、剑桥大学的研究人员通过控制温度使普通钢铁变成了坚不可摧的超级贝氏体钢,而且生产成本低廉,所生产的超级贝氏体钢具有极强的弹道防御能力,是制造装甲的最佳材料,文章详细介绍了超级贝氏体钢的研究进展。
英国陆军猎狐犬装甲车磨机衬板磨矿原理Super bainite steel –perfection in impenetrability文章编译如下:虽然陶瓷、智能材料已经占据了最近军事材料创新的头条,但是金属合金一直在悄然演变,提供了前所未有的新的防护性能。
合金钢的一种新形式称为“超级贝氏体”(super bainite),带有小孔的合金钢弹道防护性能更好,超级贝氏体钢被融入装甲战斗车辆的贴花装甲,为装甲车辆提供了一种新型、超强、负担得起的弹道防护。
在其超强钢的继任者到来之前,普通的贝氏体相钢的命名来自美国化学家埃德加-贝恩(Edgar C. Bain),他于20世纪20年代第一次描述了这种不同于他们熟识的新组织。
无需过深地研究材料科学,简单地说,具体工艺如下:钢铁先被加热到1000摄氏度以上,然后冷却至250℃和500℃之间,保持一段时间后,再冷却至室温。
贝氏体历来被用于制造枪管,制造时钢的枪管需要在高温盐浴炉中淬火。
这使得它很坚硬,但不适合于装甲,因为其原始状态的碳化物以及其中的铁晶体尺寸,使其变脆,容易开裂。
通过热处理获得强度,当剑桥大学(University of Cambridge)的研究人员着手为国防部的国防科学与技术实验室(DSTL)开发新的钢合金军事用途时,他们认为,如果贝氏体的脆性可以降低,其硬度将使其成为理想的出发点。
与国防科学与技术实验室一起工作的彼得-布朗(Peter Brown)教授、哈利-帕迪霞(Harry Bhadeshia)教授、弗朗西斯卡-瓦列罗(Francisca Caballero)博士在剑桥大学的材料科学与冶金系(Department of Materials Science and Metallurgy)开始模仿贝氏体如何对于不同的生产条件作出反应。
钢中典型金相组织钢是一种重要的金属材料,具有优异的机械性能和耐腐蚀性能。
钢的组织和性能之间密切相关,钢中的金相组织是其性能形成的重要因素之一。
下面将详细介绍钢中典型的金相组织。
1. 贝氏体组织贝氏体组织是钢中典型的金相组织之一。
该组织由相似于鹿角的条状组织构成,因其形状类似于法国冶金学家贝尔纳德的鹿角而得名。
贝氏体组织的形成与钢的淬火工艺密切相关,通过快速冷却钢材可以使奥氏体转变为贝氏体。
贝氏体组织具有高强度、高硬度和较好的耐磨性,因此在制造强度要求高、耐磨性要求高的零件时常采用贝氏体钢。
马氏体组织是钢中另一个典型的金相组织。
与贝氏体不同,马氏体组织属于无定形组织,其结构不规则、复杂。
同时,马氏体组织具有较高的强度和硬度,且具有较好的抗拉强度和耐磨性,因此广泛应用于地质勘探、采矿、石油化工等领域。
在淬火工艺中,将钢材加热至温度较高后迅速冷却可制得马氏体组织。
珠光体组织是钢中一种较为典型的变形组织,属于半钢中生组织。
该组织由类似“珠子”形状的球体团进行构成,因其形态类似于珠子而得名。
珠光体组织是一种中等强度的钢结构,具有优秀的成形性和可加工性,在制造材料强度、变形性好的零件时常采用珠光体钢。
4. 混合组织混合组织是一种钢中常见的金相组织,其由两种或多种不同的金相组织混合而成。
例如,当沿晶腐蚀与导致钢中存在晶界和粗晶的杂质混合存在时,就会形成混合组织。
混合组织具有钢中两种或多种组织的优点,可以在不同的应用场合中具有更为广泛的适用性。
总之,钢中的金相组织是其性能形成的重要因素。
贝氏体组织、马氏体组织、珠光体组织和混合组织等是钢中典型的金相组织,采用不同的工艺可以得到不同种类的金相组织,从而满足不同的应用需求。
准贝氏体高强耐磨钢的开发和工艺研究发表日期:2007-1-10 阅读次数:505摘要:研究在典型贝氏体钢的成分基础上加入阻止碳化物析出的元素Si,开发出以贝氏体铁素体(BF)和残余奥氏体(AR)组成的准贝氏体组织的高强耐磨钢,在适当的工艺下钢板可获得最佳的综合性能,具有良好的强韧性、耐磨性和焊接性。
关键词: 准贝氏体典型贝氏体贝氏体铁素体残余奥氏体耐磨性1 概述高强度耐磨钢作为一类重要的钢铁材料,广泛应用于矿山机械、车辆船舶、桥梁、煤机等行业。
随着我国国民经济的迅速发展,对高强度耐磨板的需求增长迅猛。
限于舞钢目前的设备条件和生产能力,不宜生产传统调质型的马氏体耐磨钢,故开发了一种热轧+低温回火状态交货的非调质高强耐磨钢一准贝氏体高强耐磨钢。
贝氏体钢的发现和研究已有半个多世纪的历史,自20世纪30年代Bain发现贝氏体,50年代柯俊建立贝氏体切变相变机制以来,国内外许多学者对其力学性能进行了大量研究,普遍认为,等温形成的贝氏体与淬火回火马氏体相比具有以下特征:典型上贝氏体的综合力学性能,特别是韧性非常低劣;高碳钢的下贝氏体及含硅钢贝氏体力学性能优良,故可实际应用,但因等温贝氏体淬透性小,应用受到极大的限制;热处理工艺复杂,而且等温淬火工艺受到零件尺寸和热处理设备的制约。
20世纪50年代,研究出空冷获得贝氏体组织的钢,称为贝氏体钢,组织系典型贝氏体。
虽然其淬透性大大提高,但是韧性却仍然很低,因此阻碍了贝氏体钢的推广应用。
通过对贝氏体相变的深入研究,20世纪80年代,康沫狂教授提出了″准贝氏体″这一概念。
舞钢公司根据这个理论,结合现有设备能力,成功开发了准贝氏体高强度耐磨钢,它的综合性能超过了当前的典型贝氏体钢、调质钢等,其组织由贝氏体铁素体(BF)和残余奥氏体(AR)组成,具有良好的强韧性配合,在轧态+低温回火后即可获得强度为1000MPa左右、硬度为340~390HB的耐磨钢板。
2 设计原则参考目前国内外耐磨钢的实际水平,结合市场需求,设计准贝氏体高强耐磨钢的屈服强度≥950 MPa,抗拉强度≥1100MPa,延伸率≥10%,硬度340~390MPa,通过合理的成分和工艺的设计,使钢最终获得准贝氏体组织,从而达到设定的性能。
耐磨钢球的介绍
耐磨钢球(grinding ball),是一种用于球磨机中的粉碎介质,用于粉碎磨机中的物料。
耐磨钢球有四种:一种是,以铬为主要合金元素的白口铸铁简称铬合金铸铁,以铬合金铸铁为材料的铸造磨球称为铬合金铸铁磨球;第二种是,以球墨铸铁为材料的铸造磨球称为球墨铸铁磨球,其中通过热处理获得的基体组织主要是贝氏体的球墨铸铁磨球简称贝氏体球铁磨球;通过热处理获得的基体组织主要是马氏体的球墨铸铁磨球简称马氏体球铁磨球。
第三种是用钢厂产的圆钢热轧而成的钢球,全过程自动化控制,钢球硬度均匀,心部硬度高,破碎率低,钢球冲击值大,第四种是用火车轱辘下料锻打而成,这种钢球成本低,但钢球心部硬度低,易破碎,耐磨性能差。
目录摘要 (1)Abstract (2)1.绪论 (3)1.1 贝氏体相变与贝氏体钢 (3)1.2 贝氏体耐磨钢的应用 (3)1.3 贝氏体钢的发展与前景 (4)1.4主要研究内容及意义 (5)1.4.1主要研究内容 (5)1.4.2 实验意义 (5)2.实验方法及过程 (6)2.1 技术路线 (6)2.2 实验材料及设备 (7)2.3 自制焊条的配方 (9)2.4 焊接过程 (9)2.4.1焊前准备 (9)2.4.2 实验参数 (10)2.4.3 施焊 (10)2.5 金相组织检测 (10)2.6 显微硬度测试 (11)3.实验结果与分析 (13)3.1焊条焊接工艺性能 (13)3.2金相组织分析 (14)3.2.1母材 (14)3.2.2 焊缝 (15)3.2.3 熔合区 (16)3.2.4 热影响区 (17)3.3显微硬度分析 (19)3.3.1 JD-960焊条的焊接接头显微硬度 (19)3.3.2自制焊条的焊接接头显微硬度 (20)3.3.3两种焊条焊接接头显微硬度的对比 (21)4.结论分析 (23)致谢 (24)参考文献: (25)贝氏体耐磨钢焊接组织与性能研究材料科学与工程专业学生:陈建孟指导教师:向朝进摘要本文研究了贝氏体相变过程与贝氏体耐磨钢的发展应用,通过用自制焊条与标准焊条对贝氏体耐磨钢进行手工电弧焊焊接实验,对比分析两组焊接工艺性能,观察显微金相与显微硬度,得出合金元素对焊接接头的影响。
可以发现,自制焊条中由于钼元素增多,焊接接头各区域的组织得到了不同程度的细化,焊缝与熔合区的显微硬度也得到了提高。
关键词:贝氏体耐磨钢,焊接工艺,贝氏体,显微金相AbstractThis thesis studies the development and application of bainite bainite transformation process of wear-resistant steel, with homemade rod by rod and standard wear-resistant steel for bainite SMAW welding experiments, comparative analysis of two sets of welding performance, observe metallurgical microstructure and micro hardness, drawn influence of alloying elements on welded joints. You can find homemade electrode due to an increase in molybdenum, the regional organization of welded joints have been varying degrees of refinement, micro-hardness weld and fusion zone has also been improved.Keywords:Bainite resistant steel,Welding ,Bainite,Metallurgical Microstructure1.绪论1.1 贝氏体相变与贝氏体钢钢中的贝氏体转变是过冷奥氏体在介于珠光体和马氏体转变温度区间的一种转变,又简称为中温转变,由于贝氏体,尤其是下贝氏体组织具有良好的综合力学性能,故生产中常将钢奥氏体化后过冷至中温转变区等温停留,使之获得贝氏体组织,这种热处理称为贝氏体等温淬火,对于有些钢来说,也可在奥氏体化后以适当的冷却速度(通常是空冷)进行连续冷却来获得贝氏体组织,采用等温或连续冷却淬火获得贝氏体组织后,除了可使钢得到良好的综合力学性能外,还可在较大程度上减少像一般淬火(得到马氏体组织)那样产生的变形和开裂倾向[1]。
耐磨钢铸件1 范围本文件规定了奥氏体锰钢之外的合金耐磨钢铸件(以下简称“铸件”)的牌号、技术要求、试验方法、检验规则及标志、合格证、包装、运输和贮存等要求。
本文件适用于矿业、冶金、建材、电力、建筑、铁路、船舶、煤炭、化工和机械等行业的受磨料磨损的耐磨钢铸件的生产、检测、应用、采购与交货验收。
其他工况的耐磨钢铸件也可参照执行。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 222 钢的成品化学成分允许偏差GB/T 223.4 钢铁及合金锰含量的测定电位滴定或可视滴定GB/T 223.11 钢铁及合金铬含量的测定可视滴定或电位滴定法法GB/T 223.18 钢铁及合金化学分析方法硫代硫酸钠分离-碘量法测定铜量GB/T 223.23 钢铁及合金镍含量的测定丁二酮肟分光光度法GB/T 223.26 钢铁及合金钼含量的测定硫氰酸盐分光光度法GB/T 223.59 钢铁及合金磷含量的测定铋磷钼蓝分光光度法和锑磷钼蓝分光光度法GB/T 223.60 钢铁及合金化学分析方法高氯酸脱水重量法测定硅含量GB/T 223.64 钢铁及合金锰含量的测定火焰原子吸收光谱法GB/T 223.69 钢铁及合金碳含量的测定管式炉内燃烧后气体容量法GB/T 223.72 钢铁及合金硫含量的测定重量法GB/T 229 金属材料夏比摆锤冲击试验方法GB/T 230.1 金属材料洛氏硬度试验第1部分:试验方法GB/T 5611 铸造术语GB/T 5613 铸钢牌号表示方法GB/T 5677 铸件射线照相检测GB/T 6060.1 表面粗糙度比较样块第1部分:铸造表面GB/T 6060.3 表面粗糙度比较样块第3部分:电火花、抛(喷)丸、喷砂、研磨、锉、抛光加工表面GB/T 6414-2017 铸件尺寸公差、几何公差与机械加工余量GB/T 7233.1 铸钢件超声检测第1部分:一般用途铸钢件GB/T 9443 铸钢铸铁件渗透检测GB/T 9444 铸钢铸铁件磁粉检测GB/T 11351—2017 铸件重量公差GB/T 13298 金属显微组织检验方法GB/T 20066 钢和铁化学成分测定用试样的取样和制样方法GB/T 39428—2020 砂型铸钢件表面质量目视检测方法GB/T 39638 铸件X射线数字成像检测GB/T 40800 铸钢件焊接工艺评定规范GB/T 40805—2021 铸钢件交货验收通用技术条件3 术语和定义GB/T 5611界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
铁素体和贝氏体的作用铁素体和贝氏体是金属材料中重要的组织结构形态,它们在材料的性能和应用方面发挥着重要的作用。
本文将分别介绍铁素体和贝氏体的作用,并探讨它们在不同材料中的应用。
一、铁素体的作用1. 提高材料的强度和硬度:铁素体是一种具有高强度和硬度的组织结构形态。
在钢材中,铁素体的形成能够提高材料的强度和硬度,使其具备更好的抗拉、抗压等力学性能。
这对于一些要求高强度和耐磨损的材料来说尤为重要。
2. 改善材料的塑性和韧性:铁素体的形成还能够改善材料的塑性和韧性,使其具备更好的延展性和冲击韧性。
这对于一些需要在工程中进行冷加工或受到冲击载荷的材料来说非常关键。
3. 优化材料的耐腐蚀性能:铁素体的形成对于提高材料的耐腐蚀性能也起到了积极的作用。
在一些特殊环境下,如海水、酸雨等腐蚀性环境中,铁素体能够提供有效的保护层,防止材料被腐蚀。
4. 提高材料的磁性能:铁素体是一种具有磁性的组织结构形态。
在磁性材料中,铁素体的形成能够提高材料的磁导率和磁饱和感应强度,使其具备更好的磁性能。
5. 促进材料的热处理和加工:铁素体的形成对于材料的热处理和加工过程也起到了重要的促进作用。
在热处理过程中,铁素体的转变能够调控材料的组织结构和性能;在加工过程中,铁素体的存在能够影响材料的切削性能和加工硬化行为。
二、贝氏体的作用1. 提高材料的强度和韧性:贝氏体是一种具有高强度和韧性的组织结构形态。
在钢材中,贝氏体的形成能够提高材料的强度和韧性,使其具备更好的抗拉、抗压等力学性能。
与铁素体相比,贝氏体的强度和韧性更高。
2. 改善材料的耐蚀性能:贝氏体的形成对于提高材料的耐蚀性能也起到了积极的作用。
贝氏体的微观形态具有较高的耐蚀性,能够有效抵御一些腐蚀介质的侵蚀。
3. 优化材料的磁性能:贝氏体的形成对于提高材料的磁性能也起到了积极的作用。
在磁性材料中,贝氏体的形成能够提高材料的磁导率和磁饱和感应强度,使其具备更好的磁性能。
4. 调控材料的组织结构和性能:贝氏体的形成对于材料的组织结构和性能调控也起到了重要的作用。
贝氏体钢热处理工艺概述及展望摘要:贝氏体钢是一种重要的金属材料,通过热处理工艺可以改善其力学性能和组织结构。
贝氏体钢的热处理工艺在材料科学和工程领域具有广泛的应用前景。
本文旨在对贝氏体钢热处理工艺进行概述,并展望其未来的发展。
总之,贝氏体钢热处理工艺是一个具有广阔应用前景的研究领域。
通过不断深入的研究和技术创新,贝氏体钢的热处理工艺将为材料科学和工程领域的发展做出重要贡献关键词:贝氏体钢;热处理工艺;展望引言无碳化物贝氏体钢,作为一种新型的先进高强钢种,具有高强度和良好的韧性,被广泛应用于桥梁和铁路行业[1]。
传统贝氏体钢在Ms点以上等温转变,其贝氏体相变动力学相对较慢,并且形成贝氏体的体积分数较少。
目前主要通过加速贝氏体相变动力学从而细化贝氏体板条和调控组织中薄膜状残余奥氏体的体积分数来改善无碳化物贝氏体钢的力学性能。
1贝氏体钢的种类及用途贝氏体组织复杂多样,到目前为止仍没有明确而统一的分类方法,其中划分依据有形成温度、组织形态、相组成及碳含量等。
因此,贝氏体钢的种类也很繁多,分类方法也有多种,其中包括以热处理方式分类:空冷贝氏体钢、等温贝氏体钢、低温贝氏体钢等;以碳含量分类:超低碳贝氏体钢、低碳贝氏体钢、中碳贝氏体钢及高碳贝氏体钢。
正因为贝氏体组织的多样性,以及良好的强度和韧性等综合力学性能,促进了贝氏体钢的研发和应用,科研工作者通过大量的研究工作开发出很多种合金元素体系的钢种以及相对应的生产工艺,大大推动了贝氏体钢的发展,其中主要包括Mo-B系或Mo系贝氏体钢和Mn系贝氏体钢。
Mn系贝氏体钢又可分为Mn-B系贝氏体钢、Mn-Si系贝氏体钢、Mn-Al系贝氏体钢等类型。
本节主要以合金元素分类进行贝氏体钢的介绍。
2贝氏体钢热处理的特点2.1相变转变贝氏体钢的热处理主要目的是通过控制加热和冷却过程,使奥氏体相转变为贝氏体相。
在适当的温度范围内,通过加热可以将奥氏体中的碳溶解进入铁晶格,形成贝氏体相。
下贝氏体和上贝氏体在组织和性能上有何区别呢,上贝氏体-过饱和针状铁素体和渗碳体的混合物,渗碳体在铁素体针间。
过冷奥氏体在中温(约350~550℃)的相变产物,其典型形态是一束大致平行铁素体板条,并在各板条间分布着沿板条长轴方向排列的碳化物短棒或小片;典型上贝氏体呈羽毛状,晶界为对称轴,由于方位不同,羽毛可对称或不对称,铁素体羽毛可呈针状、点状、块状。
若是高碳高合金钢,看不清针状羽毛;中碳中合金钢,针状羽毛较清楚;低碳低合金钢,羽毛很清楚,针粗。
一般不穿晶,只在一个晶粒内。
上贝氏体的渗碳体是以片状分布在界面,很大程度上降低了材料的塑性和韧性。
下贝氏体-同上,但渗碳体在铁素体针内。
过冷奥氏体在350℃~Ms的转变产物。
其典型形态是双凸透镜状含过饱和碳的铁素体,并在其内分布着单方向排列的碳化物小薄片;在晶内呈针状,针叶不交叉,但可交接。
下贝氏体在性能上和马氏体接近,强度,硬度较高,其渗碳体以弥散的质点相分布在基体中,有很不错的强韧性,综合性能较好。
关于贝氏体:(1)上贝氏体为过冷奥氏体在550~400℃温区等温形成的一种组织,由铁素体和渗碳体组成,在光学显微镜下观察,呈羽毛状。
上贝氏体常沿奥氏体晶界形核,向晶内发展。
从电子显微照片上可以看到:在平行的铁素体条间有短棒状或串珠状渗碳体断续分布,其硬度为35~45HRC。
上贝氏体的铁素体内含有一定程度的过饱和碳量,具有体心立方点阵,与奥氏体保持严格的晶格学位向关系,过去认为是西山关系,进一步研究证明为K-S关系,其惯习面为(111)A。
在磨光的试样表面呈现浮凸。
上贝氏体机械性能低劣,使用价值不大。
(2)下贝氏体下贝氏体为过冷奥氏体于400~200℃温区形成的一种组织。
其组织形态与上贝氏体明显不同,类似于片状马氏体的回火组织。
在光学显微镜下呈黑色片状(针状或竹叶状),互成一定角度。
在电子显微镜下观察或X射线结构分析:这种组织乃是由过饱和α固溶体与其长轴成50~60o角度分布的碳化物质点形成。
400HB级马氏体与贝氏体耐磨钢的磨损性能对比研究本文以400 HB等级的马氏体耐磨钢(NM400)和贝氏体耐磨钢(NR400)为主要研究对象,同时与450 HB级马氏体耐磨钢(NM450)进行对比研究。
通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)以及透射电镜(TEM)等设备研究了三种试验钢微观组织结构特征;通过极化曲线测定、表面硬度试验进行性能测试;通过滑动磨损试验、高温销盘磨损试验、冲击磨损试验和腐蚀磨料磨损试验对马氏体耐磨钢与贝氏体耐磨钢在不同磨损条件下的磨损特性进行对比研究,主要研究了马氏体耐磨钢与贝氏体耐磨钢在不同磨损工况下的耐磨性能差异,分析其磨损机制,并探讨组织、力学性能与耐磨性能之间的联系。
试验结果表明:马氏体耐磨钢经调质处理后的组织主要为回火马氏体,马氏体呈板条状,碳化物颗粒弥散分布在板条间隙或内部,NM450钢的组织较NM400更为细小。
热轧与低温回火后贝氏体耐磨钢的组织由板条贝氏体铁素体及板条间薄膜状的残余奥氏体构成,即无碳化物贝氏体复合组织。
三种耐磨钢板从表面到心部的硬度基本上是均匀的,NM450钢的硬度最高(平均硬度为44.4 HRC),NM400和NR400两种钢的硬度相当(平均硬度分别为40.7HRC、40.4 HRC);电化学腐蚀试验结果表明,在酸性介质中贝氏体耐磨钢(NR400)耐电化学腐蚀性能优于马氏体耐磨钢(NM400、NM450)。
在滑动磨损和冲击磨损条件下,三种耐磨钢的相对耐磨性从大到小的顺序为NM450>NR400>NM400;在高温销盘磨损和腐蚀磨料磨损条件下,三种耐磨钢的从大到小的顺序为NR400>NM450>NM400,其中NR400钢的相对耐磨性与NM450相差较小。
在滑动磨损条件下,当载荷较低时,耐磨钢的磨损机制主要为微观切削机制,随着载荷增加,磨损机制转变为以微观切削为主并伴随轻微的疲劳破坏。
微合金低碳贝氏体钢微合金低碳贝氏体钢是一种新型的高强度、高韧性钢材,具有优异的机械性能和耐腐蚀性能。
它的主要成分是铁、碳、锰、硅、钒、铬等元素,其中微量的钒、铬、钛等元素起到了微合金化的作用,使钢材的晶粒细化,提高了钢材的强度和韧性。
微合金低碳贝氏体钢的制造工艺比较复杂,需要经过多道工序,包括炼钢、连铸、轧制、热处理等。
其中,热处理是关键的一步,通过控制温度和时间,使钢材的组织发生相变,从而得到具有良好机械性能的贝氏体组织。
微合金低碳贝氏体钢具有以下几个优点:1.高强度:微合金化的作用使钢材的晶粒细化,提高了钢材的强度和韧性,使其具有更好的抗拉强度和屈服强度。
2.高韧性:贝氏体组织具有良好的韧性和塑性,能够在受力时发生一定程度的变形,从而减缓应力集中,提高了钢材的抗冲击性和抗疲劳性。
3.耐腐蚀性好:微合金低碳贝氏体钢中含有一定量的铬、钼等元素,能够有效地提高钢材的耐腐蚀性能,延长钢材的使用寿命。
4.可焊性好:微合金低碳贝氏体钢的碳含量较低,焊接时不易产生氢致脆性,具有良好的可焊性。
微合金低碳贝氏体钢的应用范围广泛,主要用于制造汽车、船舶、桥梁、建筑等领域的结构件和零部件。
在汽车制造领域,微合金低碳贝氏体钢被广泛应用于车身、底盘、发动机等部件,能够有效地提高汽车的安全性和节能性。
在船舶制造领域,微合金低碳贝氏体钢被用于制造船体、船板等部件,能够提高船舶的强度和耐腐蚀性。
在建筑领域,微合金低碳贝氏体钢被用于制造桥梁、高层建筑等结构件,能够提高建筑物的抗震性和安全性。
总之,微合金低碳贝氏体钢是一种具有优异机械性能和耐腐蚀性能的新型钢材,具有广泛的应用前景。
随着科技的不断进步和工艺的不断改进,微合金低碳贝氏体钢的性能将会得到进一步提高,为各个领域的发展提供更加优质的材料支持。
一.贝氏体定义钢中的贝氏体是过冷奥氏体的中文转变产物,它以贝氏体铁素体为基体,同时可能存在θ-渗碳体或ε-碳化物、残留奥氏体等相构成的整合组织。
贝氏体铁素体的形貌多呈条片状,内部有规则排列的亚单元及较高密度的位错等亚结构。
二.贝氏体组织形貌及亚结构钢、铸铁的贝氏体组织相态极为复杂,这与贝氏体相变的中间过渡性有直接的关系。
钢中的贝氏体本质上是以贝氏体铁素体为基体,其上分布着θ-渗碳体(或ε-碳化物)或残留奥氏体等相构成的有机结合体。
是贝氏体铁素体(BF)、碳化物、残余奥氏体、马氏体等相构成的一个复杂的整合组织。
1.超低碳贝氏体的组织形貌碳含量小于0.08%的超低碳合金钢可获得超低碳贝氏体组织。
如果加大冷却速度能够获得完全条片状的组织,称其为超低碳贝氏体组织。
冷却速度越大,转变温度越低,条片状贝氏体越细小。
在控轧控冷条件下,超低碳贝氏体具有极为细小的片状组织形貌。
超低碳贝氏体实际上是无碳贝氏体,钢中所含的微量碳形成了特殊碳化物被禁锢下来,或者碳原子只分布在位错处,被大量位错禁锢。
2.上贝氏体组织形貌上贝氏体是在贝氏体转变温度区上部(Bs—鼻温)形成的,形貌各异。
2.1无碳(化物)贝氏体当上贝氏体组织中只有贝氏体铁素体和残留奥氏体而不存在碳化物时,这种贝氏体就是无碳化物贝氏体,又称无碳贝氏体。
这种贝氏体在低碳低合金钢中出现的几率较多。
无碳贝氏体中的铁素体片条大体上平行排列,其尺寸间距较宽,片条间是富碳奥氏体,或其冷却过程的产物。
2.2粒状贝氏体粒状贝氏体属于无碳化物贝氏体。
当过冷奥氏体在上贝氏体温度区等温时,析出贝氏体铁素体(BF)后,由于碳原子离开铁素体扩散到奥氏体中,使奥氏体中不均匀的富碳,且稳定性增加,难以继续转变为贝氏体铁素体。
这些奥氏体区域一般呈粒状或长条状,即所谓的岛状,分布在贝氏体铁素体基体上。
这些富碳的奥氏体在冷却过程中,可以部分的转变为马氏体,形成所谓的M/A岛。
这种由BF+M/A 岛构成的整合组织即为粒状贝氏体。
贝氏体30年代初美国人E.C.Bain等发现低合金钢在中温等温下可获得一种高温转变及低温转变相异的组织后被人们称为贝氏体。
该组织具有较高的强韧性配合。
在硬度相同的情况下贝氏体组织的耐磨性明显优于马氏体,因此在钢铁材料中基体组织获得贝氏体是人们追求的目标。
贝氏体等温淬火:是将钢件奥氏体化,使之快冷到贝氏体转变温度区间(260~400℃)等温保持,使奥氏体转变为贝氏体的淬火工艺,有时也叫等温淬火。
一般保温时间为30~60min。
贝氏体;贝茵体;bainite又称贝茵体。
钢中相形态之一。
钢过冷奥氏体的中温(350~550℃)转变产物,α-Fe和Fe3C 的复相组织。
贝氏体转变温度介于珠光体转变与马氏体转变之间。
在贝氏体转变温度偏高区域转变产物叫上贝氏体(up bai-nite),其外观形貌似羽毛状,也称羽毛状贝氏体。
冲击韧性较差,生产上应力求避免。
在贝氏体转变温度下端偏低温度区域转变产物叫下贝氏体。
其冲击韧性较好。
为提高韧性,生产上应通过热处理控制获得下贝氏体。
超低碳贝氏体(ULCB)钢的研究进展中国钢铁新闻网2007年9月12日报道众所周知,具有低的C含量的贝氏体钢可以获得优良的强韧综合性能,主要原因是极低的C含量能降低或消除了贝氏铁素基体中的渗C体,因此钢的韧性能得到进一步的改善。
为了保证贝氏体转变的淬透性良好,而马氏体转变的淬透性相对较低,应该适量添加其它合金元素。
大量的研究推进了这种认识,并导致了所谓的ULCB钢的发展。
该类钢具有优良的韧性,强度和焊接等综合性能,并已经应用于极地和海底环境的高强管线。
ULCB钢起源于“强可焊性钢”,在瑞典的实验室得到发展。
最初这类钢的典型成分是0.10~0.16C,0.6Mn,0.4Si,0.35~0.60Mo和0.0013~0.0035B(%)。
少量的Mo和B抑制了多边形铁素体的形成,但对贝氏体转变动力学有一定的影响。
结果对“强可焊性钢”来说在较宽的冷速范围内可获得完全贝氏体组织。
贝氏体钢牌号
贝氏体钢是一种重要的钢材品种,因其优异的耐磨性、强度和抗腐蚀性而被广泛应用于机械制造、化工、石油等行业。
其牌号按不同的化学成分、热处理工艺和力学性能分为多个系列,如
18CrNiMo7-6、15CrMoG、1Cr18Ni9Ti等。
选择合适的贝氏体钢牌号对于保证工程质量和降低生产成本具有重要意义。
在选择时需要考虑材料的强度、韧性、可焊性、耐腐蚀性等因素。
同时,还需要注意材料的加工性能和成本等方面。
在实际应用中,需要根据具体的工程需求和环境条件进行综合评估和选择,以确保钢材的性能和稳定性。
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贝氏体标准哎哟,说起贝氏体标准,那可真是个让我又爱又恨的话题。
记得那年,我头一回接触到这个玩意儿,那表情,那神情,跟现在的年轻人看到新手机似的,眼里都冒着小星星。
贝氏体,这名字听起来就挺有科技感的,像是哪个外星人发明的东西。
那时候,我在工厂里跟师傅们混,那会儿车间里的师傅们,一个个都是老把式,说起贝氏体来,那简直就是张口就来。
我呢,就傻乎乎地跟在他们屁股后头,听得云里雾里的。
师傅们说的那个什么贝氏体标准,我那时候是真不太懂,觉得这跟种地一样,都是讲究个天时地利人和。
记得有一次,有个师傅手一指,说:“你看,那钢材上头,这晶粒大小,这分布,这就是贝氏体。
”我凑过去一看,嘿,还真是那么回事,那钢材表面跟芝麻一样,密密麻麻的,看起来还挺美的。
师傅又说道:“这晶粒大小,分布得合适,那钢材的性能才能好。
”后来啊,我慢慢明白了,这贝氏体标准,其实就是一个衡量钢材质量的标准。
它讲究的就是晶粒的大小和分布,这就像人的皮肤,坑坑洼洼的不好,平滑细腻才好。
这贝氏体标准,就是让钢材变得光滑细腻,性能更上一层楼。
有一次,我碰上个师傅,他正跟几个徒弟讲贝氏体标准。
我凑过去听,师傅说:“这贝氏体,你得看这晶粒的形状,还得看这分布的均匀性,这可是个精细活儿。
”徒弟们你一言我一语,时不时还插几句嘴,那场面,跟个小课堂似的。
我还记得,有一次跟一个师傅去检测贝氏体,那师傅拿着放大镜,仔细地端详着钢材。
我就在旁边看着,心里直犯嘀咕:“这放大镜,得有多贵啊?”师傅看出了我的心思,笑着说:“这贝氏体检测,工具虽然贵,但关键还是人的经验。
”说着,师傅给我讲了个故事,说是他们年轻时,检测贝氏体全靠肉眼,那会儿条件差,但检测出来的结果一样精准。
我听着听着,心里不禁感叹,这贝氏体标准,真是经历了岁月的磨砺,才有了今天的模样。
现在回想起来,那时候的自己,真是傻里傻气的。
但现在,我对贝氏体标准有了更深的理解。
这不仅仅是检测钢材的工具,更是一种精神的传承。
1.需求煤机摇臂原材料:ZG25Mn2;成分为:C0.27-0.34、Si 0.30-0.50、Mn 1.2-1.5、S 0.035、P0.035,碳当量0.42。
摇臂壳体齿轮轴孔易变形,行星头部不能在本体上过丝紧固,缺点是强度低,耐磨性差。
2贝氏体钢组织2.1贝氏体转变特征贝氏体是指钢在奥氏体化后被过冷到珠光体转变温度区间以下,马氏体转变温度区间以上这一中温度区间(Ms~550℃)转变而成的由铁素体及其内分布着弥散的碳化物所形成的亚稳组织。
贝氏体转变既具有珠光体转变,又具有马氏体转变的某些特征,是一个相当复杂的一种转变。
归纳起来,主要有以下几个特征:1)贝氏体转变温度范围贝氏体转变有一个上限温度BS点。
奥氏体必须过冷到BS以下才能发生贝氏体转变。
合金钢的BS点比较容易测定。
贝氏体转变也有一个下限温度Bf点,Bf 可以高于MS,也可以低于MS。
2)贝氏体转变产物与珠光体转变一样,贝氏体转变产物也由α相与碳化物组成的两相机械混合物,但与珠光体不同,贝氏体不是层片状组织,且组织形态与转变温度密切相关,其中包括α相的形态、大小以及碳化物的类型及分布等均随转变温度而异。
就α相形态而言,更多地类似于马氏体而不同于珠光体。
3)贝氏体转变动力学贝氏体转变是一个形核及长大的过程,可以等温形成,也可以连续冷却形成。
贝氏体等温形成需要孕育期,等温转变动力学曲线呈S形,等温形成图具有“C”字形。
应当指出,精确测得的贝氏体转变的C曲线,明显地是由两条C曲线合并而成的,这表明,中温转变很可能包含着两种不同的转变机制。
4)贝氏体转变的不完全性贝氏体等温转变一般不能进行到底,在贝氏体转变开始后,经过一定时间,形成一定数量的贝氏体后,转变会停下来。
即奥氏体不能百分之百地转变为贝氏体。
通常随着温度的升高,贝氏体转变的不完全程度增大。
5)贝氏体转变的扩散性由于贝氏体转变是在中温区,存在着原子的扩散。
一般认为,在贝氏体转变过程中,只存在着碳原子的扩散,而铁及合金元素的原子是不能发生扩散的。
碳原子可以在奥氏体中扩散,也可以在铁素体中扩散。
6)贝氏体转变的晶体学在贝氏体转变中,当铁素体形成时,也会在抛光的试样表面上产生“表面浮凸”。
这说明铁素体的形成与母相奥氏体的宏观切变有关,贝氏体中的铁素体与母相奥氏体之间存在着一定的惯习面和位向关系。
7)贝氏体中铁素体的碳含量贝氏体中铁素体的碳含量一般也是过饱和的,而且随着贝氏体形成温度的降低,铁素体中碳的过饱和程度越大。
根据上述特征,有人总结出:贝氏体中的铁素体相形成是无扩散的,按照马氏体转变的切变机制进行,而碳化物的析出则是通过扩散进行的。
2.2贝氏体转变产物的形态1)无碳化物贝氏体形成温度:在贝氏体转变区的最上部,在靠近BS的温度处形成的贝氏体。
组织形态由板条状铁素体和富碳的奥氏体组成。
板条状铁素体在奥氏体晶界上形成,自奥氏体晶界向晶内一侧成束向晶内平行生长,形成的平行的板条束,板条间为富碳的奥氏体。
继续冷却,奥氏体可能转变为马氏体、珠光体,贝氏体(其他类型)或保留至室温,一般不能单独存在的。
铁素体条形成时在抛光表面会形成表面浮凸。
亚结构为位错。
2)上贝氏体形成温度:对于中、高碳钢,在550~350℃温度区间。
组织形态为由铁素体和碳化物(主要为渗碳体)组成的两相非层片状混合物。
铁素体多数呈条状,自奥氏体晶界的一侧或两侧向奥氏体晶内伸展,细条状的渗碳体分布于铁素体条之间。
上贝氏体的转变速度受碳在奥氏体中扩散控制,碳通过奥氏体与铁素体界面由铁素体向奥氏体扩散,扩散不充分,在铁素体板条间沉淀出渗碳体。
从整体上看呈羽毛状。
铁素体内亚结构为位错。
3)下贝氏体形成温度:230~350℃又称为低温贝氏体。
组织形态由铁素体和碳化物组成的两相非层片状混合物。
下贝氏体转变速度受碳在铁素体中的扩散所控制,此时碳的扩散更困难,不能通过奥氏体与铁素体界面由铁素体向奥氏体扩散,只能在铁素体片内的某些特定的晶面上偏聚,进而沉淀出碳化物。
在低碳钢(低碳低合金钢)中,下贝氏体呈板条状;在高碳钢中,单独的或成堆的长成竹叶状(黑色片状或针状),立体形态呈双凸透镜状。
因此,下贝氏体又称针叶状贝氏体。
下贝氏体中的亚结构为位错,密度约为比上贝氏体高,没有孪晶。
4)粒状贝氏体形成温度:低、中碳及其合金钢在上贝氏体转变区的上部,B S以下。
粒状贝氏体是由无碳化物贝氏体演变而来的。
组织为铁素体和岛状物(富C奥氏体或马氏体+奥氏体)的两相混合物。
条状铁素体基体内沿一定方向分布一些小岛(M-A 岛),小岛为富碳的奥氏体。
5)柱状贝氏体柱状贝氏体的概念是基于贝氏体中铁素体的形态提出的。
柱状贝氏体中的铁素体呈放射状,碳化物沿一定方向分布排列,与下贝氏体相似。
柱状贝氏体不产生表面浮凸。
产生于高碳及其合金钢中,在贝氏体转变的较低温度转变区形成的。
2.3在生产中贝氏体的获得贝氏体转变在生产上很重要,贝氏体的形态组织决定了其强度、韧性以及耐磨性等性能。
上贝氏体由从奥氏体晶界向晶内平行生长的条状铁素体和在相邻铁素体条间存在的断续的,短杆状的渗碳体组成,其外观形貌似羽毛状。
冲击韧性较差,生产上应力求避免。
下贝氏体由含碳过饱和的片状铁素体和其内部析出的微细的碳化物组成。
其冲击韧性较好,强度高,在硬度相同的情况下其耐磨性明显优于马氏体。
因此要获得良好的强韧性,生产上应获得下贝氏体。
下贝氏体的获得方式有如下几种方式:1)等温淬火工艺。
把钢件加热使其奥氏体化并均匀化后,使之快冷到贝氏体转变温度区间(260~400℃),放入温度稍高于Ms点的硝盐浴或碱浴中,等温保持一定时间(一般在浴槽中保温时间为30~60min),使奥氏体转变为下贝氏体,然后取出置于空气中冷却的淬火工艺。
等温淬火后一般情况下无需再进行回火。
等温淬火变形量少,硬度较高并兼有良好的韧性。
2)在钢中加入合金元素,冶炼成贝氏体钢,如14CrMnMoVB和14MnMoVB等。
这类钢在连续冷却条件下即可得到贝氏体。
2.4合金元素对贝氏体转变各相的影响1)合金元素对钢中过冷奥氏体的稳定性具有重要的影响,多数合金元素如Mn、Cr、Ni、B、Mo、Cu等使过冷奥氏体稳定性提高,阻碍其分解,使等温转变曲线右移,降低临界冷却速度,提高淬透性。
即使奥氏体能在较缓慢的冷却条件下获得马氏体、贝氏体组织。
合金元素使马氏体转变温度降低,并且由于原子扩散能力减弱,使相变进行不充分,残余奥氏体量也增加。
2)合金元素对铁素体的影响合金元素的原子是以置换方式溶入铁素体中,由于合金元素与铁元素的原子尺寸不同,使晶格内产生内应力,使铁素体的强度、硬度提高,韧性降低。
这些元素包括Si、Mn、Ni、Ti、V、W、Mo、Al、Be。
某些元素在铁素体中溶解度随着温度的下降而显著降低时,使过饱和的部分合金元素析出,使其强化。
这类元素有Cu、Al。
3)所有合金元素都有减小奥氏体晶粒长大的倾向,使晶粒细化;其中Cr、Mo、W、V、Ti等碳化物形成元素能显著地细化晶粒;Ni、Si、Cu等非碳化物形成元素,对晶粒长大的影响比较弱;。
4)合金元素对碳在奥体体中扩散系数的影响:碳化物形成元素如Cr、W、V、Mo等强烈阻止碳的扩散;能形成稳定碳化物,但易溶于固溶体中的元素如Mn 等,对碳的扩散系数影响不大;不形成碳化物而溶于固溶体中元素如Ni、Co等提高碳的扩散系数,而Si则降低碳的扩散系数。
5)对贝氏体转变的影响Mn能显著地推迟高温转变,使过冷奥氏体等温转变的上下C曲线分离,显著降低贝氏体相变温度,提高钢的淬透性;Cr、Mo对贝氏体转变推迟作用低于珠光体转变;Mo和Mn扩大了CCT曲线的贝氏体相变区,降低Ar3并延迟γ/α相变,促进了针状铁素体,抑制了多边形铁素体的形成。
Si、Al可以抑制碳化物的析出,并降低Bs转变点;3贝氏体钢3.1贝氏体钢发展现状Irvine和Pickering等人于20世纪50年代开发出正火状态可获得贝氏体组织的Mo-B贝氏体钢;方鸿生等人于20世纪70年代开发出在正火状态获得贝氏体组织的Mn-B贝氏体钢。
康沫狂等人在Mo-B系贝氏体钢的基础上减少Mo的加入量,取消B,加入一定量Si抑制贝氏体中碳化物析出,开发出由贝氏体、铁素体和富碳的膜状残余奥氏体组成的Mn-Si-Mo系贝氏体钢。
国家科委先后将这些新型空冷贝氏体钢技术列为科技成果重点推广项目,大力推广。
3.2低碳粒状贝氏体钢铁素体和M/A岛状物构成的混合组织称为粒状贝氏体。
通常钢中有该组织,韧性较差,被认为是有害组织,应避免。
但通过控制小岛数量和分布,可得到强韧性好的低碳粒状贝氏体钢。
应用:采煤机截齿、矿用圆环链、重型钎杆、高强度抽油杆。
贝氏体钢牌号:B71、准贝氏体钢BZ-30、BZ-15、BZ-180、BZ-11;国外矿用圆环链采用高强度低碳低合金钢,如日本的23MnCrNiMo、美国的SAE820、英国的BZ2722。
12Mn2VB锻轧后空冷,ζ0.2≥500MPa,ζb>800MPa,δ5≥14%,ψ>40%,Akv≥50J/cm2。
锻轧、空冷、300℃回火,强韧性好,达到中碳钢的水平。
12Mn2VB 贝氏体钢、桥6号贝氏体钢作为汽车前桥、连杆等调质件,原材料为45、42CrMo。
应用:HL级非调质低碳Mn-B系粒状贝氏体高强度抽油杆,原材料为20CrMo 调质钢。
3.3超细组织空冷贝氏体钢通过成分的合理控制和冷却制度的优化,采用微合金变质处理,使γ晶粒尺寸显著减小,碳化物弥散分布,加入少量或微量Mo,形成隐晶或细针状贝氏体钢。
以Mn、Si作为主要合金元素并添加微量元素组成,得到的显微组织为贝氏体、马氏体、碳化物和残余奥氏体;经回火处理后,消除了组织中部分残余应力,组织明显细化。
低碳空冷贝氏体钢:0.15-0.25C、0.7-1.5Mn、0.5-1.5Si、0.5-0.6Cr、0.3-0.8Mo、0.02Re。
920℃奥氏体化后,正火。
得到贝氏体和少量的铁素体组织。
冲击韧性和硬度较好。
3.4微量合金化钢微量合金化钢是低合金高强度铸钢的一个新的发展。
目前,主要是钒、铌系和硼系微量合金化铸钢。
此外,稀土元素作为微量合金加入铸钢,在我国铸造成采用较为普遍。
国内外应用的钢种和性能有以下几种:1)06Mn2AlCuTi(铸)C≤0.06 Mn 1.8-2.0 Si≤0.20 P≤0.02 S≤0.03 Al 0.05-0.12 Cu 0.3-0.6 Ti 0.008-0.04;Rm 528 Re 453 A 31 Z 68.6 Aku170。
2)国外12MDV 6-M:0.10-0.15C, 0.57-0.60Si ,1.50-1.60Mn, 0.010Nb,0.05-0.10V, 0.2-0.4Mo;Re 447-550, Rm579-650, A 18-21, Z 44-55, Ak 40-60,HBS174;国外GS10MnMo64:0.06-0.08C, 0.4Si, 1.5-1.7Mn, 0.04Nb, 0.06V, 0.4Mo;Re400-580, Rm500-680, A16-22, Ak120。