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固溶处理对氮微合金化高强度因瓦合金组织和性能的影响

/发表时间:2019-07-18 16:06
作为某些非承力的关键部件,因瓦合金已在高清晰度显像管、精密天平摇臂、激光准直仪腔体、电视机荫罩等关键设备上发挥了重要的积极作用。长期以来,由于因瓦合金较低的力学性能水平(ReL约270MPa和Rm约500MPa),致使其作为结构材料的应用潜力一直未被开发。近年来,随着倍容量导线用殷钢芯材、航空复合材料用殷钢模具等新型高端因瓦合金产品的出现,才推动了高强度因瓦合金(Rm>1000MPa)研究的步伐。

时效强化是一种便于实现,且对高强度因瓦合金比较有效的强化作用。实现这一强化手段的前提是需对材料进行适当的固溶处理。为此,本工作研究了N微合金化因瓦合金在固溶处理过程中微观组织和力学性能及物理性能的变化。

试验用钢的化学成分如表1所示,利用某钢铁公司DDVIF-50-100-2.5型50kg真空感应炉冶炼、浇铸成130mm×130mm×210mm的铸锭,再加热至1200℃后在450mm轧机上轧成厚度为5mm的板材。以轧制后的热轧板为原料进行后续试验,并在1050~1250℃温度范围对热轧板加热,保温1h后进行固溶处理。

样品经机械研磨、抛光后,用饱和三氯化铁溶液侵蚀40s,然后用Zeiss Alm型金相显微镜进行显微组织观察。利用PA Nalytical Empyrean型(Co靶)X射线衍射仪测定样品的XRD谱。利用HXD-1000型显微硬度计对材料的维氏硬度进行测定。利用Zwick/Roell Z100THW型拉伸试验机测定样品的力学性能。利用Leica-J11型万能膨胀仪测定材料的膨胀性能,测试温度范围-200~300℃,采用公式计算材料在指定温度区间的平均膨胀系数。对测定样品的膨胀量随温度的变化曲线进行二次微分,二阶导数恰好变为零的那一点对应的温度则为被测材料的居里点。

试验结果表明:随着固溶温度的升高,氮微合金化因瓦合金在热轧过程中形成的变形奥氏体晶粒发生回复再结晶的程度增加,析出的第二相颗粒逐渐向基体中溶解。当固溶温度为1150℃时,第二相颗粒已基本完全溶解,此时的材料不仅具有较高的强度(Rm=659.9MPa)、硬度(187.4 HV0.1)和最好的塑性(A =37.0%),而且膨胀系数也处在很低的水平((-100~230℃)=4.41×10-6℃-1)。固溶处理温度进一步增加,材料的显微组织、力学性能和膨胀特性都将恶化。

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