16Mu+U型钢亚温淬火后形变强化性能的研究.pdf

返回 相似 举报
16Mu+U型钢亚温淬火后形变强化性能的研究.pdf_第1页
第1页 / 共5页
16Mu+U型钢亚温淬火后形变强化性能的研究.pdf_第2页
第2页 / 共5页
16Mu+U型钢亚温淬火后形变强化性能的研究.pdf_第3页
第3页 / 共5页
16Mu+U型钢亚温淬火后形变强化性能的研究.pdf_第4页
第4页 / 共5页
16Mu+U型钢亚温淬火后形变强化性能的研究.pdf_第5页
第5页 / 共5页
亲,该文档总共5页,全部预览完了,如果喜欢就下载吧!
资源描述:
中国矿业大学学报990 2 2 5 中国矿业大学学报 JO U RNA L O F CH I NA U NI VERSI T Y O F M I NI NG t h e n e x t f a c t o r s a r e t h e c o n t e n t o f c a r b o n a n d m a n g a n e s e i n s t e e l a n d t h e t e m p e r i n g o p e r a t i o n . K e y w o r d s U -s h a p e d s t e e l , i n t e r c r i t i c a l h a r d e n i n g , w o r k -h a r d e n i n g U 型钢用于煤矿巷道支护,是一种用量很大的材料. U 型钢支架在成形时要求型钢 具有较大的延展性 δ5 16 ;而在井下支护时要求型钢具有较高的承载能力 σ0 . 2 52 0 M Pa ,因此,该类材料应具有较好的强韧性配合和较高的形变强化能力. 我国常用热轧态U 型钢直接成形支架,与国外同类支架相比其支护能力较差. 据文献 f i l e / / / E| / q k / z g k y d x x b / z g k y 99/ z g k y 990 2 / 990 2 2 5. h t m (第 1/5 页)2 0 10 -3-2 3 15 57 2 6 中国矿业大学学报990 2 2 5 [1]介绍,U 型钢经喷淬处理后,各项性能达到国外同类水平,并在淮南、淮北等地 投入批量生产. 为了进一步提高其强韧性能,降低能耗,节省热处理成本,笔者对U 型 钢进行了亚温淬火工艺的研究[2 ,3],也取得了满意的效果. 本文旨在通过对16 M n U 型钢亚温淬火处理后形变强化性能的研究,为亚温淬火工艺在该材料上的应用提供理 论依据. 1 试验材料及方法 1. 1 试验材料 本试验所用2 9U 型钢 2 9k g / m 的横截面和化学成分分别见图1和表1,各组试样均取 自U 型钢耳部. 表1 试验用钢化学成分 T a b l e 1 El e m e n t a l c o m p o s i t i o n o f t e s t e d s t e e l 含量/ 编号 A B1,B2 C D 1,D 2 C0 . 190 . 1350 . 20 . 16 M n1. 481. 451. 2 91. 39 图1 2 9 U 型钢横截面 Fi g . 1 T r a n s v e r s e s e c t i o n o f 2 9 U -s h a p e d s t e e l 1. 2 试验方法 1 应力-应变曲线的测定 拉伸试验在国产6 0 t 万能材料试验机上进行,采用 ‧φ10 50 m m 短标准试样,用蝶式引伸仪测定屈服强度,试验所得数据均为3个试 样的平均值. 2 金相检验 金相试样用4硝酸酒精溶液腐蚀,用英国剑桥公司的S-2 50 M K Ⅲ扫 描电镜摄照. 2 试验结果及分析 f i l e / / / E| / q k / z g k y d x x b / z g k y 99/ z g k y 990 2 / 990 2 2 5. h t m (第 2 /5 页)2 0 10 -3-2 3 15 57 2 6 中国矿业大学学报990 2 2 5 2 . 1 亚温淬火后强韧化效果 16 M n U 型钢经亚温淬火后的力学性能见表2 . 由表2 知,该材料经亚温淬火处理 后,屈服强度和抗拉强度均有明显提高,延伸率除A 试样外均在16 以上, 表现出较好 的强韧性匹配, 其中B1, B2 , C, D 1试样都能满足U 型钢的使用性能要求. 2 . 2 亚温淬火后形变强化效果 各试样经亚温淬火后的应力-应变曲线如图2 所示. 图2 典型试样的应力-应变曲线 Fi g . 2 T h e s t r e s s -s t r a i n c u r v e o f t y p i c t e s t p i e c e A 7 40 ℃30 m i n 水淬; B1 7 40 ℃30 m i n 水淬 B2 8 50 ℃30 m i n 水淬;C 8 2 0 ℃30 m i n 水淬 2 0 0 ℃回火 D 1 8 0 0 ℃30 m i n 水淬; D 2 8 0 0 ℃30 m i n 水淬 2 0 0 ℃回火 由图2 可知,经亚温淬火后,各试样具有较高的形变强化能力. 影响其形变强化性 能的因素有钢中碳、锰含量,淬火加热温度及是否回火. 随着碳、锰含量的增加,形 变强化能力增加,但持续时间大大缩短. 如A ,B1试样,A 试样的含碳量较高,使得马氏 体含碳量升高,表现出较高的形变强化能力,较低的塑性变形能力;而低的淬火温度 接近于A C1点 ,又使得塑性变形能力进一步降低. B1试样虽然淬火温度与A 试样相同, 但由于钢中含碳量低,获得的马氏体含碳量降低,且钢中的铁素体总量增加,从而表 现出较低的形变强化能力,较好的塑性、韧性;随着淬火加热温度升高,其形变强化 能力也随之增加,而塑性、韧性降低不多. 如B1,B2 试样,两者化学成分相同,B2 试样 的屈服强度明显高于B1试样,而延伸率相差不多. 这是因为B2 试样加热温度较高 接近 于A C3点 ,使得淬火后获得的马氏体量增加,而含碳量则降低,同时减少了大块状未 溶铁素体数量;低温回火降低其形变强化能力,提高其塑性、韧性. 如D 1,D 2 试样, f i l e / / / E| / q k / z g k y d x x b / z g k y 99/ z g k y 990 2 / 990 2 2 5. h t m (第 3/5 页)2 0 10 -3-2 3 15 57 2 6 中国矿业大学学报990 2 2 5 经过低温回火,得到回火马氏体加铁素体组织. 回火马氏体的含碳量较淬火马氏体低, 使得形变强化能力降低,另一方面,低温回火使得淬火时被相变硬化了的铁素体得到 回复,残余应力被消除,从而提高其塑性、韧性. C试样的含碳量最高,由于采用了接 近于A C3点的加热温度,表现出较高的形变强化能力和一定的塑性、韧性,符合上述分 析结果. 2 . 3 金相组织分析 图3为D 1和C试样的金相组织. D 1试样经8 0 0 ℃30 m i n 水淬得到铁素体 黑色区 域,包括未溶铁素体和先共析铁素体 加针状马氏体 白色区域 组织,铁素体数量多, 分布均匀,铁素体块呈尖角状,大块状铁素体量较少;C试样经8 2 0 ℃30 m i n 水淬 加2 0 0 ℃回火,得到铁素体加回火马氏体组织,铁素体数量较少,分布均匀,大块状 铁素体量较D 1试样多,呈团状. 结合上面的力学性能可以看出,强度主要取决于马氏体 数量及含碳量,马氏体的含碳量越高,数量越多,其强度也就越高;而塑性、韧性主 要取决于铁素体数量、形态、分布及回火情况. 铁素体量越多、分布越均匀,其塑性、 韧性也就越好;铁素体块越大、尖角越明显,对塑性、韧性越不利;回火能使淬火马 氏体组织趋于平衡,铁素体得到回复,对塑性、韧性有利. 图3 典型试样金相组织 Fi g . 3 T h e m e t a l l u r g i c a l m i c r o s t r u c t u r e o f t y p i c p i e c e 3 讨 论 金属的塑性变形 或屈服 是位错增殖和运动的结果,文献[4]指出,形变时马氏 体附近的铁素体基体产生高度局部应变,造成高密度的可动位错,由于位错的交互作 用或滑移,使得残余应力被消除,可动位错被钉轧. 为了达到新的可动位错应具有足够 的形核和开动能量,这样就导致连续塑性变形所要求的应力迅速加大,即产生形变强 化. 由此可见,材料的屈服强度决定于位错运动所受到的阻力,阻力的大小则反应了材 料的形变强化能力,它与双相组织各自的形态、数量、分布及晶界有关. 马氏体数量越 多,含碳量越高、分布均匀、细小,则位错运动所受到的阻力就越大,表现出高的形 变强化能力,低的塑性变形能力. 反之,铁素体数量越多、颗粒细小、少或无尖角、分 布均匀,则表现出较高的塑性变形能力,较低的形变强化能力. 因此,考虑形变强化性 f i l e / / / E| / q k / z g k y d x x b / z g k y 99/ z g k y 990 2 / 990 2 2 5. h t m (第 4/5 页)2 0 10 -3-2 3 15 57 2 6 中国矿业大学学报990 2 2 5 能应综合考虑材料的形变强化能力和塑性变形能力两个方面. 从工程应用来看,U 型钢可缩性支架是由U 型钢弯曲成形,用卡缆连接而成,在井 下起支护围岩的作用. 为了维护巷道的稳定性,支架应具有足够的承载能力,这就要求 U 型钢具有一定的屈服强度,在受到围岩应力后,能迅速形变强化. 另一方面,支架的 刚度越大,作用于支架上的压力也越大,采用可缩性支架可以减少支架所受的压力. 这 是因为,若支架所受的轴向压力大于两型钢搭接处的摩擦阻力,则型钢与型钢之间产 生相对滑动,支架缩短,从而减少支架所受的外载. 而与之相适应的支架材料应具有一 定的塑性变形能力. 因此,对于工程应用,要求U 型钢应具有较好的形变强化和塑性变 形的综合能力. 4 结 论 1 16 M n U 型钢经亚温淬火工艺处理后,具有较高的形变强化能力. 2 16 M n U 型钢经8 2 0 ℃30 m i n 水淬 2 0 0 ℃回火后,具有较好的形变强化性能, 适合于工程应用. 3 随着钢中碳、锰含量的增加,形变强化能力增加,塑性变形能力降低;淬火加 热温度升高,其形变强化能力随之增加,而塑性、韧性降低不多. 低温回火降低其形变 强化能力,提高其塑性、韧性. 作者简介 徐金富,男,196 5年生,讲师 作者单位徐金富 宁波高等专科学校 宁波 3150 10 胡亚娥 宁波大学 宁波 3152 11 倪宏昕 彭城大学 徐州 2 2 10 0 8 参考文献 1 江 利. 提高巷道支护用钢强度的有效途径. 中国矿业大学学报,1990 , 19 2 94~99 2 徐金富. 井巷支护用U 型钢亚温淬火工艺的研究. 中国矿业大学学报,1992 ,2 1 3 49 ~54 3 徐金富. 井巷支护用U 型钢亚温淬火及自回火工艺的研究. 金属热处理,1996 4 7 ~19 4 D a v e n p o r t A . Fo r m a b l e H SLA a n d d u a l -p h a s e s t e e l s . Pr o c e e d i n g s o f a Sy m p o s i u m Sp o n s o r e d b y t h e T K S-A I M E Fe r r o u s M e t a l l u r g y Co m m i t t e e , Ch i c a g o , 197 7 . 2 5, 7 9 收稿日期 1998 -0 3-2 5 f i l e / / / E| / q k / z g k y d x x b / z g k y 99/ z g k y 990 2 / 990 2 2 5. h t m (第 5/5 页)2 0 10 -3-2 3 15 57 2 6
展开阅读全文

资源标签

最新标签

长按识别或保存二维码,关注学链未来公众号

copyright@ 2019-2020“矿业文库”网

矿业文库合伙人QQ群 30735420