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贝氏体钢研究现状

时间:2024-12-03 21:15来源:98992
球状共晶体-奥氏体贝氏体钢。国内外普遍使用的贝氏体耐磨钢抵御磨料磨损的物相往往是单一的贝氏体组织,所以在耐磨性方面的提高上往往是力不从心。

当前贝氏体钢研究的主要成果包括Mn-B系列、Mo-B系列、新型准贝氏体钢系列、超细组织空冷贝氏体钢等[9]。这几年国内外主要从氏体钢的组织、性能、工艺、相变机理方面进行了研究,从而推动了贝氏体钢的应用。研究成果令人欣喜,其应用的领域会越来越宽广。

1、国外研究现状

针对铸钢磨球,国外最早开展了这方面的研究,因此成果更丰硕。20世纪50年代英国人PBPickering等发明了Mo-B系空冷贝氏体钢[10]。性能表现较好,但是由于生产成本的限制,发展受到了一定的制约。目前国外的贝氏体研究大方向是超低碳、超细晶、高强度等。日本东京钢公司研制的低碳含V贝氏体非调制钢,经过空冷后的组织抗拉强度达到800-1000Mpa,室温冲击韧性达50J/cm2[11]。FGCaballello研究设计的Fe-0.2C-2Si-3Mn贝氏体强度可以达到1300-1500MPa。日本开发的低碳贝氏体钢以Fe2Mn2Nb2B系列为代表[12]。FRA与塔斯基吉大学联合开发了低碳贝氏体钢轨钢[13],比同等条件下的其它钢种韧性更强。

2、国内研究现状

国内对低合金贝氏体钢研制大口径铸钢磨球的研究主要从计算机数值模拟,材质选择,合金化和热处理,铸造工艺等角度进行切入,考察它们对于合金钢球的耐磨性的影响。

我国传统的新材料和新工艺设计基本上是采用“错误尝试法”。这需要不断地重复“设计-测试-修订”这样一个循环,因此产品的研发周期大大延长。热处理是一项重要的提升材料性能的手段。在这个复杂且漫长的过程中,很难精准把握和控制导致结果偏离的各种诱因。只能依靠个人经验进行定性估测,生产设计过程较为粗放,研究工作无法做到高度严谨、科学。电脑科技技术的飞速发展,材料科学软件模拟、计算机辅助分析等技术有了长足的进步。数值模拟技术可以使热处理工艺的制定建立在更为可靠的科学基础上[14]。具体而言,数值模拟技术可以用于预测钢的CCT图、淬透性曲线和力学性能等[15]。计算机数值模拟技术相比传统的试错法,有效地减少了设计过程的材料消耗、缩短了产品生产周期,保证了工件的质量良率。即使如此,数值模拟技术仍然不能自立门户,更需要紧密联系科研实验,才能对成分和工艺设计提供有力有效的指导[16]。

清华大学教授方鸿生在20世纪70年代初成功开发了第一代锰系空冷贝氏体钢。他打破了空冷贝氏体钢中必须加入Mo、W、Ni的传统思想[17]。Mn在一定含量时,可使过冷奥氏体等温转变曲线上存在明显的分离,使钢的上下C曲线分离,Mn与B相结合,使高温转变孕育期明显长于中温转变,以此成功地用普通元素合金化。这种创新方法的理论基础是Mn对贝氏体相变过程有特殊的浓度再分配作用,在α/β界面处的富集程度远超过在相内部的浓度,强烈的粘滞或钉扎作用阻碍了相界的迁徙。这种方法在前人的基础上推陈出新,大胆设计。新钢种的优势在于仅通过添加若干的廉价Mn等合金元素就提高了钢的淬透性,降低了在大口径磨球上获得足量贝氏体组织的成本,强韧性大大提高。几十年的励精图治,方教授等人又成功推出了Mn系贝氏体钢的升级版-淬火贝氏体钢。极大程度上充实了我国Mn系贝氏体钢的产品体系,增强了国际竞争力。

李凤照[18]研制出新型超细空冷贝氏体钢,他摒弃以往大量添加Mo和W贵金属的方法,把Si、Mn作为主加元素,采用微合金化变质处理制成了马氏体/贝氏体(M/B型)双相钢。细晶强化和弥散强化作为重要的强化手段对于改善钢材的强韧耐磨性功不可没。细晶强化的原理是位错的运动导致晶体滑移和孪生,经过细化的晶粒增加了晶界量和晶界能。使位错塞积难于进行。典型的原理公式是霍尔-佩奇公式:ΔRG=KGd-1/2 贝氏体钢研究现状:http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_205163.html

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