制备工艺对粉末高钒高速钢组织和力学性能的影响

收稿日期:2008203205基金项目:国家科技支撑计划项目(2006BAE03A08).作者简介:蓝慧芳(1981-),女,山东烟台人,东北大学博士研究生;杜林秀(1962-),男,辽宁本溪人,东北大学教授;刘相华(1953-),男,黑龙江双鸭山人,东北大学教授,博士生导师.第30卷第2期2009年2月东北大学学报(自然科学版)Journal of Northeastern University (Natural Science )Vol 130,No.2Feb.2009控轧控冷工艺对高强度结构钢组织及力学性能的影响蓝慧芳,杜林秀,刘彦春,刘相华(东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,辽宁沈阳　110004)摘 要:探讨了控制轧制及加速冷却过程中工艺参数对高强度结构钢组织及性能的影响;借助光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射对钢的强韧化机制进行了分析.通过合理选择两阶段控轧+快速冷却参数,获得了满足国标G B/T 16270—1996中Q690,Q620和Q550要求的高强度钢板;得出了终轧温度、终冷温度和冷却速度与力学性能之间关系的回归方程,并分析了这些因素对显微组织及力学性能的影响.结果表明:在终轧温度870～880℃,冷速15～20℃/s 的条件下,终冷温度570～600℃,能够达到Q550的要求;终冷温度500～570℃,能够达到Q620的要求;冷速提高至35～40℃/s ,终冷温度在550℃左右,能够达到Q690的要求.关　键　词:控轧控冷;高强度结构钢;工艺参数;强韧化机制;力学性能;显微组织中图分类号:TG 142.1;TG 335.5 文献标识码:A 文章编号:100523026(2009)022*******E ffect of TMCP Parameters on Microstructure and MechanicalProperties of High 2Strength Structural SteelL A N Hui 2f ang ,DU L i n 2xi u ,L IU Y an 2chun ,L IU Xiang 2hua(The State K ey Laboratory of Rolling &Automation ,Northeastern University ,Shenyang 110004,China.Correspondent :LAN Hui 2fang ,E 2mail :lanhuifang @ )Abstract :Discusses the effects of TMCP parameters ,i.e.the processing parameters ,on the microstructure and mechanical properties of high 2strength structural steel.And the strengthening/toughening mechanism of the steel is investigated by virtue of optical microscope ,SEM (scanning electron microscope )and EBSD (electron backscattered diffraction ).By choosing properly the parameters of the two 2stage controlled rolling and accelerated cooling process ,the high strength structural steels were obtained coming up to China ’s National Standards Q690,Q620and Q550as included in G B/T16270—1996.The regression equations describing relationship between such processing parameters as finish rolling/cooling temperature ,cooling rate and mechanical properties are thus given ,and how those parameters affect the microstructure and mechanical properties are analyzed.The results showed that the steel plates can be up to the standard Q550if the finish rolling temperature θFR =870～880℃,cooling rate v C =15～20℃/s and finish cooling temperature θFC =570～600℃;up to Q620if θFC =500～570℃with other conditions unchanged ;up to Q690if v C =35～40℃/s and θFC ≈550℃with θFR unchanged.K ey w ords :thermo 2mechanical control processing ;high 2strength structural steel ;processing parameter ,strengthening/toughening mechanism ;mechanical property ;microstructure传统的高强钢主要采用固溶强化和析出强化来提高强度,生产工艺大多为调质处理,碳及合金元素含量较高.由此引发的问题是钢的碳当量较高,给焊接造成一定困难,因此,出于降低装备造价和改善性能的目的,降低碳含量和合金元素含量十分必要.在成分减量化[1]的同时,通过简化生产工艺、降低能耗以生产出低成本、高性能的钢铁产品已成为现今钢铁生产的趋势.近20年来,控制轧制、控制冷却技术在钢材轧制生产过程中得到了更加广泛的应用.化学成分、控轧和控冷参数对最终显微组织和力学性能的影响很大.合理设计合金元素含量及终轧温度、终冷温度和冷却速度等参数,以相变强化、细晶强化和亚晶强化等强化方式补偿由于降低碳及其合金元素含量带来的固溶强化损失,有助于获得高的强韧性能[2-3];同时,在化学成分固定的情况下,通过改变控轧控冷工艺参数能够实现钢材组织性能的柔性化轧制[4].本文着重对控制轧制及加速冷却过程中工艺参数对高强度结构钢组织及性能的影响做了探讨,借助光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射(electron backscattered diffraction ,EBSD )和透射电镜对钢的强韧化机制进行了分析;并且,在综合考虑实际生产中冷却能力的前提下,给出了适合Q550及其以上级别的高强度结构钢的工艺参数.1　实验材料及方法实验钢的化学成分(质量分数,%)为:C 01056,Si 01323,Mn 1149,Mo <013,Ni <013,Nb 01021,V 01053,Ti 01012,P 010064,S 010044.在实验钢上取样,加工成<6mm ×15mm 的热模拟试样,在MMS 热模拟试验机上测定动态CCT 曲线.实验方案:将试样以10℃/s 的速度加热至1200℃,保温3min 后以10℃/s 的速度冷却至900℃,保温30s 后进行50%的变形,分别经1,2,5,10,15,20,25,30,35℃/s 不同冷速冷却至200℃以下.实验得到的动态CCT 曲线如图1所示.可见,实验钢能在很大冷速范围内得到贝氏体或贝氏体+针状铁素体组织.锻后实验钢厚度为75mm ,在实验室<450mm 可逆式热轧机上经7道次两阶段热轧至10mm.参考动态CCT 曲线,具体实验控轧及冷却参数如表1所示.图1　实验钢的动态连续冷却转变曲线Fig.1　Dynamic continuous cooling transformationcurve of specimens 表1　实验钢轧制及冷却参数Table 1　Rolling and cooling parameters ℃编号二阶段开轧温　度终轧温度终冷温度冷速℃・s -1#190087050047#290087060038#390088054039#490088055017#590088057017#692090060018试样经砂纸研磨和电动抛光后,经质量分数为2%的硝酸酒精溶液侵蚀.用FEI Quanta 600扫描电镜进行观察.用电子背散射衍射对试样进行晶体取向分布测量,步长为015μm.根据G B/T228—2002制取拉伸试样,在WAW -1000型拉伸试验机上进行拉伸试验.采用5mm ×10mm ×55mm 的夏比非标准冲击试样在J MB -500型冲击试验机上进行冲击试验,试验温度为-20℃.2　实验结果及分析讨论图2所示为冷速大于35℃/s 的#1钢,#2钢和#3钢的显微组织.#1钢组织主要为板条图2　冷速大于35℃/s 实验钢扫描电镜组织照片Fig.2　SE M image s of microstructure of specimens with cooling rate higher than 35℃/s(a )—#1钢;(b )—#2钢;(c )—#3钢.102第2期 蓝慧芳等:控轧控冷工艺对高强度结构钢组织及力学性能的影响状贝氏体、粒状贝氏体和少量针状铁素体(图2a ),#2钢组织为粒状贝氏体和少量针状铁素体(图2b ),#3钢组织为板条状贝氏体、粒状贝氏体和少量针状铁素体(图2c );随终冷温度升高,贝氏体形态由板条状向粒状转变,且M/A 岛尺寸增大.图3所示为冷速低于20℃/s 的#4钢,#5钢和#6钢的显微组织.#4钢和#5钢主要为粒状贝氏体和针状铁素体(图3a 和图3b ),#6钢主要为粒状贝氏体和少量针状铁素体(图3c );随终冷温度升高,M/A 岛尺寸明显增大,终轧温度较高的#6钢组织较粗大.图3　冷速低于20℃/s 实验钢扫描电镜组织照片Fig.3　SE M image s of microstructure of specimens with cooling rate lower than 20℃/s(a )—#4钢;(b )—#5钢;(c )—#6钢.表2所示为不同控轧控冷条件下实验钢的力学性能.可以看出:#1和#3钢板强度水平已达到了Q690级别的要求;#2和#4钢板达到了Q620级别的要求;#5和#6钢板达到了Q550级别的要求.实验钢低温韧性优良.表2　实验钢的力学性能Table 2　Mechanical propertie s of specimens 钢号R eL /MPaR m /MPaA /%A kV (-20℃)/J #178085015.396.0#265078019.8100.1#371082018.0100.2#464075022.9120.7#561574521.4111.7#659073019.671.5综合考虑实验工艺参数,对本实验条件下全部实验数据进行多元回归处理,得到的工艺参数与力学性能之间关系的回归方程如下:R eL =1163.1529-0.0198θFR -1.0177θFC +3.0009v C ,R =0.9996;R m =853.6732-0.1332θFR -0.4816θFC +2.6496v C ,R =0.9968;A %=136.3847-0.1362θFR +0.0167θFC -0.2164v C ,R =0.9498;A kV =1715.7989-1.7026θFR -0.142θFC -1.2909v C ,R =0.9337.式中:θFR 为终轧温度,℃;θFC 为终冷温度,℃;v C 为冷却速度,℃/s ;R 为相关因数.由上面的回归公式看出:屈服强度随终轧温度和终冷温度的降低以及冷却速度的增大而升高;抗拉强度随终轧温度和冷却速度的增大以及终冷温度的降低而升高;延伸率随终轧温度和冷却速度的降低和终冷温度的升高而升高;低温韧性随终轧温度、终冷温度和冷却速度的降低而升高.在快速冷却过程中,随终冷温度降低,更多的位错、空位等缺陷保留在基体中;而且易于形成板条状贝氏体,有效细化组织,对提高强度十分有利.冷却速度提高,促进晶内形核,增加了形核率并加快相变速度[5],能有效细化组织,使组织由扩散型转变为由扩散控制的切变型.#3钢和#4钢终冷温度接近,但高冷速使#3钢贝氏体呈板条状,而#4钢中板条形貌不明显.可见,提高冷却速度可以促进贝氏体由粒状组织形貌转变为板条形貌[6].但板条贝氏体中高密度的位错不利于变形过程中位错的运动,导致塑性较差.图4所示为#5钢和#6钢的EBSD 取向图(图中黑线表示晶界取向差>15°的大角晶界,白线表示晶界取向差在2°～15°之间的小角晶界).终轧温度较高的#6钢组织较#5钢明显粗大,而且相变前奥氏体晶界(图4b 中箭头所示)明显.鉴于针状铁素体晶内形核的特点,出现较明显的奥氏体晶界通常认为是针状铁素体不足造成的.终轧温度降低,组织中位错、形变带等缺陷密度将大大增加.在加速冷却条件下,这些位错组成的位错缠结以及形变带将成为针状铁素体的有效形核地点.经EBSD 测定,#5钢和#6钢等效晶粒尺寸分别为318μm 和611μm.细晶强化对屈服强度增加的贡献可以用Hall 2Petch 公式来描述:σg =k y d-12.其中,k y 为系数,对于大角晶界一般为1511～202东北大学学报(自然科学版) 第30卷1811N ・mm-32[7-8],d 为晶粒直径.因此,#5钢和#6钢晶界对屈服强度的贡献分别为245～294MPa 和193～232MPa.由于晶粒细化,#5钢比#6钢屈服强度提高52～62MPa.可见,终轧温度的降低对于提高屈服强度十分有利.通过控轧控冷实现组织细化,提高组织中大角晶界的比例和数量,是改善冲击韧性的主要途径.终轧温度的提高导致组织粗化是降低冲击韧性的一个原因,造成#6钢低温韧性较差.从图5看出:#6钢冲击断口表现为河川状(图5b ),即发生脆性断裂;#5钢断口表现为韧窝状(图5a ),发生韧性断裂.M/A 岛的数量和形态也对冲击韧性有较大影响[9].当M/A 岛比较粗大时,相界面可因塑变而诱发出断裂的核心,在外力的作用下裂纹得以迅速扩展,导致韧性恶化[10].分析实验结果发现,冷却速度和终冷温度对M/A 岛的数量和形态有较大影响.冷速高、终冷温度低的#1和#3钢较冷速低、终冷温度较高的#5和#6钢M/A 岛数量少,尺寸小.冷却速度提高使碳原子的扩散速度相对降低,碳向奥氏体中的富集速度也随之降低,从而大大降低了冷却过程中形成富碳M/A 岛的可能性;终冷温度升高,碳更充分地向奥氏体中富集,从而易于形成大块的M/A 岛.尽管冷速高的组织中M/A 岛的数量和形态对冲击韧性有利,但通过回归公式看,过高的冷却速度反而不利于冲击韧性的提高,这可能与针状铁素体的数量有关.彼此咬合、相互交错的针状铁素体能有效阻碍裂纹的扩展[11-12],使组织具有更高的冲击韧性.过高的冷速使冷却曲线在针状铁素体的形成温度范围内停留时间短,从而抑制其形成.表3列出了日本新日铁以及J FE 的标准.本实验中#2,#4,#5和#6钢力学性能分别达到WEL -TEN650RE -B ,WEL -TEN690和J FE -HITEN -690S 的要求,#3钢性能达到了J FE -HITEN780L E 的要求,#1钢塑性偏低.对比本实验中的工艺参数和力学性能,可以认为在终轧温度870～880℃,冷速约15～20℃/s 的条件下,终冷温度570～600℃,能够达到Q550级别,而终冷温度500～570℃,能够达到Q620级别;冷速提高至35～40℃/s ,终冷温度在550℃左右,能够达到Q690级别.图4　#5钢和#6钢组织的E BSD 取向图Fig.4　E BSD orientation map of specimens(a )—#5钢;(b )—#6钢.图5　#5钢和#6钢-20℃冲击断口形貌Fig.5　Morphologie s of impact fracture surface s at -20℃of specimens(a )—#5钢;(b )—#6钢.302第2期 蓝慧芳等:控轧控冷工艺对高强度结构钢组织及力学性能的影响表3　新日铁及J FE标准Table3　Standard of Nippon Steel and J FE钢牌号R eL/MPa R m/MPa A/%A kV/J WEL-TEN650RE-B≥590690～830≥17—WEL-TEN690≥620690～830≥17≥47(-25℃) J FE-HITEN690S≥550690～830≥17≥47(-10℃) J FE-HITEN780L E≥685780～930≥16≥47(-40℃)3　结 论1)通过控制TMCP工艺参数,实验钢获得了较高的性能.分别满足了国标G B/T16270—1996中Q690和Q620和Q550高强度结构钢的要求.2)在本实验条件下得到了控轧控冷工艺参数与力学性能之间关系的回归方程.随冷速提高和终冷温度降低,贝氏体由粒状向板条状转变,且M/A岛数量减少,尺寸变小.通过控制冷却速度和终冷温度来控制贝氏体形态,从而获得高的强韧性能.3)在终轧温度870～880℃,冷速约15～20℃/s的条件下,终冷温度570～600℃,能够达到Q550的要求,而终冷温度500～570℃,能够达到Q620的要求;冷速提高至35～40℃/s,终冷温度在550℃左右,能够达到Q690的要求.参考文献:[1]王国栋,刘相华,吴迪.节约型钢铁材料及其减量化加工制造[J].轧钢,2006,23(2):1-5.(Wang Guo2dong,Liu Xiang2hua,Wu Di.Saving type steelproducts and its reduced steel rolling technology[J].S teelRolli ng,2006,23(2):1-5.)[2]Jahazi M,Egbali B.The influence of hot rolling parameterson the microstructure and mechanical properties of an ultra2high strength steel[J].Journal of M aterials Processi ngTechnology,2000,103(2):276-279.[3]Bakkaloglu A.Effect of processing parameters on themicrostructure and properties of an Nb microalloyed steel[J].M aterials L etters,2002,56(3):200-209.[4]刘相华,王国栋,杜林秀,等.钢材性能柔性化与柔性化轧制技术[J].钢铁,2006,41(11):32-37.(Liu Xiang2hua,Wang Guo2dong,Du Lin2xiu,et al.Flexible steels and flexible rolling technology[J].Iron andS teel,2006,41(11):32-37.)[5]Manohar P A,Chandra T,Illmore C R.Continuous coolingtransformation behaviour of microalloyed steels containing Ti,Nb,Mn and Mo[J].IS IJ International,1996,36(12):1486-1493.[6]蔡庆伍,刘晋珊,余伟.Mn2Nb2Mo系X70级管线用钢的相变[J].特殊钢,2004,25(6):27-29.(Cai Qing2wu,Liu Jin2shan,Yu Wei.A study on phasetransformation in plate of Mn2Nb2Mo series X70pipeline steel[J].S pecial S teel,2004,25(6):27-29.)[7]康永林,于浩,王克鲁,等.CSP低碳钢薄板组织演变及强化机理研究[J].钢铁,2003,38(8):20-26.(Kang Y ong2lin,Yu Hao,Wang Ke2lu,et al.Study ofmicrostructure evolution and strengthening mechanism of lowcarbon steel produced by CSP line[J].Iron and S teel,2003,38(8):20-26.)[8]G ladman T,Dulieu D,Mcivor I D.Structure2propertyrelationships in high2strength microalloyed steels[C]∥Microalloying’75,Proceedings of an InternationalSymposium on High2Strength,Low2Alloy Steels.NewY ork:Union Carbide Corporation,1977:32-55.[9]Xiao F R,Liao B,Shan Y Y,et al.Challenge of mechanicalproperties of an acicular ferrite pipeline steel[J].M aterialsScience and Engi neeri ng:A,2006,431(1/2):41-52. [10]孔君华,吴力新,谢长生.热轧工艺对低碳微合金钢组织与性能的影响[J].热加工工艺,2004(11):43-45.(K ong J un2hua,Wu Li2xin,Xie Chang2sheng.Effect of hot2rolling process and microstructure and properties of lowcarbon microalloyed steel[J].Hot Worki ng Technology,2004(11):43-45.)[11]Echeverria A,Rodriguez2Ibabe J M.The role of grain size inbrittle particle induced fracture of steels[J].M aterialsScience and Engi neeri ng:A,2003,346(1/2):149-158. [12]Diaz M,Madariaga I,Rodriguez2Ibabe J M,et al.Improvement of mechanical properties in structural steels bydevelopment of acicular ferrite microstructures[J].Journalof Const ructional S teel Research,1998,46(1/2/3):413-414.402东北大学学报(自然科学版) 第30卷。

不同加工工艺对合金钢中板显微组织和力学性能的影响引言：在工程领域中，合金钢广泛应用于制造复杂的结构件和工具。

合金钢的组织和性能对于其在不同工程应用中的性能表现起着至关重要的作用。

通过不同的加工工艺对合金钢进行处理，可以显著影响其显微组织与力学性能。

本文将探讨不同加工工艺对合金钢中板的显微组织和力学性能的影响。

1. 冷轧加工工艺与合金钢中板显微组织和性能的关系冷轧是指将钢材在常温下经过压力变形来改变其形状和尺寸的工艺。

冷轧加工可以显著改变合金钢中板的显微组织和力学性能。

首先，冷轧加工可以使合金钢晶粒细化，通过晶粒细化可以提高材料的强度和硬度。

其次，冷轧加工可以引入较高的残余应力，这可以增加合金钢中板的强度和耐久性。

此外，冷轧加工还可以改变合金钢中板的取向性，进而影响其疲劳寿命和韧性。

因此，冷轧加工可以通过改变合金钢中板的显微组织和应力状态来提高其力学性能。

2. 热处理工艺与合金钢中板显微组织和性能的关系热处理是指通过控制合金钢加热与冷却过程来改变其显微组织和力学性能的工艺。

热处理可以分为退火、正火、淬火等多种方法。

热处理工艺可以显著影响合金钢中板的显微组织和力学性能。

首先，退火工艺可以消除合金钢中板的残余应力，并使晶粒再结晶，从而提高其延展性和韧性。

其次，正火工艺可以通过调整加热与冷却速度来控制合金钢中板的硬度和强度。

淬火工艺是通过迅速冷却合金钢中板，使材料发生马氏体转变，从而显著提高其硬度和强度。

因此，热处理工艺可以通过改变合金钢中板的显微组织和相变行为来调节其力学性能。

3. 弯曲加工工艺与合金钢中板显微组织和性能的关系弯曲加工是指将合金钢中板通过施加外力使其产生弯曲变形的工艺。

弯曲加工对合金钢中板的显微组织和力学性能有着显著影响。

首先，弯曲加工可以引入较高的应变，从而改变合金钢中板的晶体取向性，进而影响其力学性能。

其次，由于弯曲过程中的加工硬化效应，合金钢中板的硬度和强度会得到提高。

此外，弯曲处理还可以改变合金钢中板的应力状态，从而影响其耐蚀性和抗疲劳性能。

热处理工艺对高速钢性能的影响(二)赵步青;胡会峰;张丹宁【期刊名称】《热处理技术与装备》【年(卷),期】2018(039)004【总页数】5页(P1-5)【作者】赵步青;胡会峰;张丹宁【作者单位】安徽嘉龙锋钢刀具有限公司,安徽马鞍山243131;安徽嘉龙锋钢刀具有限公司,安徽马鞍山243131;南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京211816【正文语种】中文【中图分类】TG1562.5 等温淬火工艺对高速钢性能的影响等温淬火工艺有两种形式：其一是奥氏体化后先经550 ℃左右中性盐浴分级，再入230～280 ℃的硝盐中等温；其二是奥氏体化后直接入240～280 ℃的硝盐中等温。

前一种俗称分级等温，后一种简称等温淬火。

经等温淬火后，钢的组织中含有一定量的下贝氏体和较多的γR，经二次硬化峰温度回火后，既保持了高硬度，而且韧性有所改善，因而提高了工具的使用性能。

有报道称W18钢制螺钉模经等温淬火后，使用寿命提高8～20倍；W18钢制杆形铣刀，对于挠曲有明显改善，经回火后仍可达到64 HRC以上的高硬度；φ4～φ10 mm直柄麻花钻采用等温淬火，畸变大大改观，弯曲合格率由原常规淬火的50%～60%，提高到90%以上；经等温淬火的各种拉刀，其淬火畸变一般均能满足要求，即使有少数变形超差，在随后的校直过程中也是得心应手。

M2钢经过1230 ℃加热，600 ℃分级，然后等温淬火。

等温温度和时间对钢力学性能的影响见图11和图12，图13为230 ℃等温不同时间对力学性能的影响，图14为W18钢260 ℃等温不同时间对力学性能的影响[13]。

9341钢等温淬火工艺对力学性能的影响见图15～图18[14]。

和普通分级淬火相比，等温能提高钢的韧性、减少变形，提高了热处理成品率。

等温淬火不会提高硬度，和普通分级淬火相比，更不会提高红硬性，同行们分歧比较大，但应以数据说话。

图11 W6Mo5Cr4V钢在1230 ℃加热，在不同温度等温淬火2 h的力学性能(回火工艺：560 ℃×1 h，3次 )Fig.11 Mechanical properties of W6Mo5Cr4V steel after heating at 1230 ℃ with isothermal quenching at different temperature for holding 2 h, and temperin g process is 560 ℃ for 1 h per time, 3 times图12 W6Mo5Cr4V钢在1230 ℃加热，在不同温度等温不同时间淬火后的力学性能, 回火工艺是560 ℃×1 h，3次等温温度：1-200 ℃；2-230 ℃；3-260 ℃；4-290 ℃Fig.12 Mechanical properties of W6Mo5Cr4V steel after heating at 1230 ℃ and isothermal quenching at different te mperature and different holding time, and tempering process is 560 ℃ for 1 h per time, 3 times isothermal temperature: 1-200 ℃，2-230 ℃，3-260 ℃，4-290 ℃图13 W6Mo5Cr4V钢在1230 ℃加热，230 ℃淬火等温不同时间后的力学性能，回火工艺为560 ℃×1 h，3次 o-普通分级淬火；图中数据为三次试验结果的综合Fig.13 Mechanical pr operties of W6Mo5Cr4V steel after heating at 1230 ℃and isothermal quenching at 230 ℃ with different holding time. and tempering process is 560 ℃×1 h for 3 times. o-ordinary step quenching. The datum in the figure are the synthesis of three test results图14 W6Mo5Cr4V钢在1280 ℃加热，260 ℃淬火等温不同时间后的力学性能,回火工艺为560 ℃×1 h，3次；o-普通分级淬火；图中数据为二次试验结果的综合Fig.14 Mechanical properties of W6Mo5Cr4V steel after heating at 1280 ℃ and isothermal quenching at 260 ℃ with different holding time, and tempering process is 560 ℃×1 h, 3 times. o-ordinary step quenching, The datum in the figure are the synthesis of two test results图15 淬火等温温度对硬度和红硬性的影响，1230 ℃加热，等温淬火2 h；540 ℃回火，每次60 min，图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ 表示回火次数Fig.15 Effect of quenching isothermal temperature on hardness and red hardness，heating at 1230 ℃ and isothermal quenching for 2 h，and tempering at540 ℃ for 60 min each time. I, II, III, IV, V are tempering times in the diagram图16 淬火等温时间对硬度和红硬性的影响, 1230 ℃加热，270 ℃淬火等温；540 ℃回火每次60 min，图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ 表示回火次数)Fig.16 Effectof isothermal time on har dness and red hardness, heating at 1230 ℃，isothermal quenching at 270 ℃ and tempering at 540 ℃ for 60 min each time. I, II, III, IV, V are tempering times in the diagram图17 淬火等温温度对冲击韧性、抗弯强度和破断功的影响，1230 ℃加热，淬火等温2 h；540 ℃×1 h，4次Fig.17 Effect of quenching isothermal temperature on impact toughness, bending strength and breaking energy, heating at 1230 ℃，isothermal quenching for 2 h，tempering at 540 ℃ for1 h with 4 times2.6 回火工艺对性能的影响高速钢刀具淬火后回火的目的是消除脆性、提高韧性、提高硬度，满足刀具在切削条件下的各种性能。

成型工艺对材料性能的影响研究材料的性能是指材料在特定条件下的物理、化学和力学特性。

而成型工艺是指将原材料通过加工、制造等过程转化为特定形状和尺寸的工艺。

成型工艺对材料性能有着重要的影响，下面将从不同角度探讨这种影响。

首先，成型工艺对材料的力学性能有着显著影响。

以金属材料为例，不同的成型工艺会导致材料的晶粒尺寸和形态发生变化，从而影响材料的力学性能。

例如，通过冷加工工艺可以使金属材料的晶粒细化，提高其强度和硬度。

而热处理工艺则可以改善材料的韧性和延展性。

因此，选择合适的成型工艺可以使材料的力学性能得到有效调控，以满足不同应用领域的需求。

其次，成型工艺对材料的表面特性也有重要影响。

表面特性包括表面粗糙度、表面润湿性、表面化学性质等。

通过不同的成型工艺，可以改变材料表面的形貌和性质，从而影响其与环境的相互作用。

例如，通过抛光工艺可以提高材料表面的光洁度，增加其反射能力。

而表面涂层工艺则可以改变材料的表面化学性质，提高其抗腐蚀能力。

因此，选择适当的成型工艺可以改善材料的表面特性，提高其使用寿命和性能稳定性。

此外，成型工艺还对材料的微观结构和组织有着深远影响。

材料的微观结构和组织决定了其宏观性能。

通过不同的成型工艺，可以控制材料的晶粒尺寸、晶界分布、相含量等微观结构参数，从而影响材料的力学、热学和电学性能。

例如，通过挤压工艺可以使金属材料的晶粒细化，提高其强度和塑性。

而烧结工艺则可以实现陶瓷材料的致密化，提高其硬度和耐磨性。

因此，成型工艺的选择和优化可以改善材料的微观结构和组织，进而提高其性能。

最后，成型工艺还对材料的制造成本和效率有着重要影响。

不同的成型工艺具有不同的加工复杂度、生产周期和能耗水平。

通过选择合适的成型工艺，可以降低材料的制造成本，提高生产效率。

例如，采用注塑成型工艺可以实现对塑料材料的大规模生产，降低生产成本。

而粉末冶金工艺则可以实现对金属粉末的高效加工，提高生产效率。

因此，成型工艺的选择和优化不仅关乎材料性能，还关乎生产成本和效率。

微量钒对高碳钢组织的影响
微量钒对高碳钢组织的影响
微量钒是一种金属元素，是一种具有重要作用和发挥着重要作用的微量元素，在组成钢材的元素表中担任重要的角色。

钒能使钢的抗疲劳性能和抗腐蚀性能有较大的改善。

由于钒含量的影响，高碳钢的抗磨性能得到显著提升，同时还能改善其组织的细致程度，获得更好的韧性和良好的织构稳定性。

在冶金行业中，钒能有效阻碍铁素体相变，使原子能张力增加，把晶粒差异化程度提高，可以改善液状组织，钒作为聚集还原剂可以帮助液状组织得以晶化，还可以按需引出固溶体包晶。

因此，加入适量的微量钒可以显著改善钢材的机械性能，使钢材质地细腻，增强抗腐蚀性能同时改善疲劳性能，使组织获得更好的细致程度和抗磨性能来改善高碳钢的组织。

钒可以增加钢材的强度，抗磨性能，耐蚀性，抗疲劳性能，断裂延伸率以及其他表面属性，使其更适合使用。

在国内外的生产组织方面，通常会向钢材里添加一定量的微量钒，这会增加钢材的抗磨性和抗疲劳性能，从而提高钢材的使用寿命。

微量钒的添加可以使状态变化变得更加稳定，从而提高钢材的抗静摩擦磨损性能。

此外，微量钒也可以在耐蚀性上带来一定的改善，使其具有较强的耐氧化性能和抗腐蚀性能，运用在煤气管道上更能够发挥出它的作用。

总之，微量钒对高碳钢组织的影响是重要的。

它可以有效改善钢材的机械性能和耐蚀性能，使钢材拥有更高的强度和抗磨性能，这有利于改善其组织，使钢材更适用于各种对质量有较高要求的领域。

粉末冶金高速钢微观组织粉末冶金高速钢是一种重要的材料，在工业领域中有着广泛的应用。

它具有优异的硬度、耐磨性和耐高温性能，在切削加工、模具制造等领域扮演着重要的角色。

而其微观组织是决定其性能的关键因素之一。

粉末冶金高速钢的微观组织主要由晶粒、碳化物相和孔隙组成。

晶粒的尺寸和形状决定了高速钢的韧性和强度。

通常情况下，晶粒越细小，高速钢的硬度和强度就越高。

而碳化物相主要是由碳化钨、碳化钒和碳化铬等组成。

这些碳化物在高速钢中起到了增强作用，提高了高温下的硬度和耐磨性能。

然而，由于粉末冶金过程中的烧结工艺和原料粉末的特殊性质，粉末冶金高速钢中会存在一定数量的孔隙。

这些孔隙会降低材料的强度和韧性，因此在生产过程中应该尽量减少孔隙的生成。

目前，通过优化烧结工艺和原料粉末特性，可以有效地降低孔隙的数量和大小。

为了获得良好的粉末冶金高速钢微观组织，有几个重要的工艺和控制因素需要注意。

首先，原料粉末的品质和粒度分布应该符合要求。

较高的纯度和较窄的粒度分布有助于得到细小和均匀的晶粒。

其次，烧结工艺的温度和保温时间要合理控制。

过高的烧结温度和过长的保温时间会导致晶粒长大和孔隙的形成。

再次，添加适量的增容剂可以有效降低碳化物相的析出温度，减少碳化物的尺寸。

此外，通过加入适量的合金元素，如钼、钴等，也可以进一步改善粉末冶金高速钢的微观组织。

总的来说，粉末冶金高速钢的微观组织是决定其性能的重要因素。

通过合理控制原料粉末和烧结工艺，可以得到细小均匀的晶粒和较少的孔隙，从而提高高速钢的硬度、耐磨性和耐高温性能。

高速钢的质量和性能将直接影响到工具寿命和加工效率，因此对粉末冶金高速钢微观组织的研究和优化具有重要的指导意义。

淬火方式对M42高速钢组织和性能的影响马凯;杨伏良;黄珂;郭磊;刘鹏【摘要】采用不同淬火方式(沙冷，雾冷，油冷，水冷)处理M42高速钢，通过SEM、AFM、XRD及维氏硬度仪研究不同冷却速率(1~35℃/s)对该合金微观组织与硬度的影响。

结果表明，随淬火冷却速率增大：冷却过程中碳化物析出减少，淬火态残余奥氏体量增加；回火马氏体尺寸从150~200 nm减少到30~60 nm，马氏体晶界上二次碳化物析出量增多且尺寸减小；淬火态合金硬度从835 HV降低至788 HV，回火时二次硬化效果更加明显，回火态合金硬度从945 HV升高至1002 HV，红硬性硬度从856 HV升高至924 HV。

%M42 high speed steel was quenched by medium of sand, fog, oil and water. By means of SEM、AFM、XRD and Vickers hardness tester ,the effect of quenching rate on the microstructure and hardness of PM M42 high speed steel was studied. The results show that, with increasing the cooling rate, the content of carbide precipitation during the quenching process decreases, while the content of retained austenite increases. Dimension of tempered martensite reduces from 150~200 nm to 30~60 nm, and the quantum of secondary carbide precipitation on the grain boundary of martensite increases while the size decreases. Hardness of quenched alloy reduces from 835 HV to 788 HV, and the secondary hardening effect is more obvious during the tempering treatment, meanwhile, hardness of tempered alloy increases from 945 HV to 1 002 HV, red hardness increases from 856 HV to 924 HV.【期刊名称】《粉末冶金材料科学与工程》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】7页(P241-247)【关键词】高速钢;冷却方式;二次硬化;红硬性【作者】马凯;杨伏良;黄珂;郭磊;刘鹏【作者单位】中南大学材料科学与工程学院，长沙 410083;中南大学材料科学与工程学院，长沙 410083; 中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室，长沙 410083;中南大学材料科学与工程学院，长沙 410083;中南大学材料科学与工程学院，长沙 410083;中南大学材料科学与工程学院，长沙 410083【正文语种】中文【中图分类】TG142.45高速钢含有大量W、Mo、Cr、V等合金元素，是具有二次硬化特征的耐热、耐磨工具钢，已在切削工具、冷热模具以及其他耐热、耐磨的各种工具和结构零件中广泛使用。

热处理工艺对轧辊用高速钢显微组织和性能的影响的开题报告1. 研究背景和意义：轧辊是金属材料轧制加工中必不可少的零部件之一，轧辊材料的耐磨性、强度、韧性等性能能够直接影响轧制加工的效果和质量。

而高速钢作为轧辊材料之一，因其具有优异的硬度、热稳定性和切削性能优势，被广泛应用于轧辊制造中。

当然，在高速钢制造过程中，热处理工艺是调控其显微组织和性能的重要因素之一。

因此，研究热处理工艺对轧辊用高速钢显微组织和性能的影响，不仅可以为轧制加工提供优质的轧辊材料，还可以为高速钢的制造和应用提供有效的理论支撑。

2. 研究内容和方法：本次研究将采用实验研究的方法，通过对轧辊用高速钢在不同热处理工艺参数下的制备，并对其显微组织和性能进行分析，得到不同热处理工艺参数下高速钢的组织结构和性能差异，以此探讨热处理工艺参数对高速钢性能的影响规律。

具体实验过程如下：（1）制备样品：选取常规高速钢材料（如W6Mo5Cr4V2）为试验材料，根据热处理工艺参数的不同分别制备出一组满足条件的高速钢样品。

（2）显微组织观察：使用光学显微镜、扫描电镜等手段对不同热处理工艺下的高速钢样品进行显微组织观察和形貌描述。

（3）机械性能测试：使用万能试验机等测试设备，对不同热处理工艺下的高速钢样品进行力学性能的测试，如硬度、韧性、拉伸强度等。

（4）数据统计与分析：通过对实验数据的图表展示和统计分析，描述和总结不同热处理工艺对轧辊用高速钢显微组织和性能的影响。

3. 预期结果和意义：通过本次实验研究，我们可以得到以下预期结果：（1）不同热处理工艺会对轧辊用高速钢的显微组织和性能产生不同程度的影响。

（2）选取合适的热处理工艺参数，可以达到优化高速钢材料性能的目的，提高轧辊制造效率和精度。

（3）为高速钢的制造和应用提供可靠的理论支撑，并且具有广阔的应用前景和社会贡献。

一种超高钒高速钢及其制备方法
超高钒高速钢是一种具有优异耐磨性、高硬度和高温稳定性的钢材，通常用于制作切削工具等高强度耐磨零件。

其制备方法可以通过以下步骤进行：
1. 原料准备：选择高纯度的铁、碳、钒等原料，并按照一定的比例准备好。

2. 原料混合：将所选原料按照配方的要求进行混合，确保各元素的均匀分布。

3. 熔炼：将混合好的原料放入电炉或电弧炉中进行熔炼，通过高温加热使其融化，并控制合金元素的配比和温度，以确保合金化反应的进行。

4. 精炼：熔炼后的合金可能含有一些杂质，因此需要进行精炼处理。

可以通过氧气吹炼、真空处理等方法去除杂质，提高合金的纯度。

5. 浇铸：将精炼后的钢液倒入预先准备好的铸模中，使其冷却凝固成型。

6. 固溶处理：将冷却凝固的钢坯进行固溶处理，即加热到一定温度并保持一段时间，以使钢内的合金元素均匀分布。

7. 热处理：对固溶处理后的钢进行热处理，如淬火和回火等，以使钢的组织均匀细密，并提高其硬度和耐磨性。

8. 表面处理：对热处理后的钢进行表面处理，如抛光、酸洗等，以提高其表面光洁度和防腐性。

9. 检测和调整：对制成的超高钒高速钢进行品质检测，如金相显微镜观察、硬度测试等，如有需要可进行微调。

以上是一种常见的超高钒高速钢制备方法，具体生产工艺中还会根据应用要求和合金配方进行调整。

材料热处理工艺对力学性能影响分析引言材料热处理是通过控制材料的加热和冷却过程，改变材料的晶体结构和性能的工艺。

它在现代材料科学与工程中起着重要的作用。

本文将探讨材料热处理工艺对力学性能的影响，并分析不同工艺条件下材料的性能差异。

热处理工艺对材料的晶体结构影响在热处理过程中，加热和冷却速度、温度等条件对材料的晶体结构产生显著影响。

比如，快速冷却可以形成细小的晶粒，从而提高材料的强度和硬度。

而较慢的冷却速度则容易生成大晶粒，使材料具有较高的韧性和延展性。

此外，适当的退火处理可以消除材料内部应力，提高其韧性和导电性能。

热处理工艺对材料的强度和韧性影响热处理工艺对材料的强度和韧性有着直接的影响。

正常化处理通常用于提高材料的韧性，通过加热和均匀冷却来消除内部应力，使材料更加均匀、稳定。

淬火处理则可使材料达到较高的强度和硬度，但会减少其韧性和延展性。

而回火处理可以通过控制温度和时间来平衡材料的强度和韧性，提高材料的可用性。

热处理对材料的耐磨性和耐腐蚀性影响材料的热处理工艺还能影响其耐磨性和耐腐蚀性。

例如，通过渗碳热处理可以在材料表面形成一层具有高碳含量的硬化层，大大提高了材料的耐磨性。

而硬化处理可以改善材料的耐蚀性，提高其对腐蚀介质的抵抗能力。

热处理对材料的疲劳寿命影响材料的疲劳寿命在很大程度上取决于材料内部的晶体结构和缺陷，而这些可以通过热处理工艺进行调控。

通过控制热处理过程中的温度和冷却速度，可以改变材料的晶体结构和缺陷分布，从而影响材料的疲劳寿命。

一般而言，细小的晶粒和较少的内部缺陷可以提高材料的疲劳寿命。

热处理工艺对材料的成本和可持续性影响除了对力学性能的影响之外，热处理工艺还对材料的成本和可持续性有着重要的影响。

不同的热处理方法可能需要不同的设备和工艺，这将直接影响到生产成本。

同时，热处理过程中的能源消耗也会影响到材料的可持续性，因此，在热处理工艺选择时应综合考虑工艺适应性、能源消耗和环境影响。

结论材料的热处理工艺对其力学性能有着显著的影响。