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回火工藝對AerMet340鋼性能和微觀組織的影響

發(fā)布人:上海艾荔艾合金股份有限公司www.shailiai.cn 更新時間:2016-02-18
在20世紀(jì)90年代,美國研制了二次硬化型超高強(qiáng)度鋼AerMet100鋼,該鋼具備目前最佳的強(qiáng)度和韌性配合,是目前綜合性能最高的材料之一,迅速成為航空、航天等高科技領(lǐng)域的首選材料,1999年美國又開發(fā)出強(qiáng)度更高的二次硬化型超高強(qiáng)度鋼AerMet310鋼(專利號US5866066),之后又研制抗拉強(qiáng)度達(dá)340ksi的AerMet340鋼并申報專利。

?目前,超高強(qiáng)度鋼仍然是材料科學(xué)前沿的研究熱點(diǎn)。在20世紀(jì)90年代,美國研制了二次硬化型超高強(qiáng)度鋼AerMet100鋼,該鋼具備目前最佳的強(qiáng)度和韌性配合,是目前綜合性能最高的材料之一,迅速成為航空、航天等高科技領(lǐng)域的首選材料,1999年美國又開發(fā)出強(qiáng)度更高的二次硬化型超高強(qiáng)度鋼AerMet310鋼(專利號US5866066),之后又研制抗拉強(qiáng)度達(dá)340ksi的AerMet340鋼并申報專利。為了推動我國超高強(qiáng)度鋼領(lǐng)域的不斷進(jìn)步,瞄準(zhǔn)世界前沿技術(shù)發(fā)展,有必要對新型二次硬化型超高強(qiáng)度鋼AerMet340進(jìn)行系統(tǒng)的研究。

試驗AerMet340鋼采用真空感應(yīng)冶煉,其主要化學(xué)成分為(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)0.33C、2.18Cr、12.10Ni、1.85Mo、15.60Co,余量Fe。鋼錠經(jīng)高溫擴(kuò)散退火后,鍛造成材,經(jīng)粗車加工后進(jìn)行熱處理,熱處理工藝為:960℃固溶處理1h后油淬,經(jīng)-73℃深冷處理1h后在空氣中回到室溫,然后在300~550℃范圍回火1~8h后空冷。為了與AerMet100鋼的峰值強(qiáng)度所對應(yīng)的回火溫度作對比,特別研究了468℃、482℃兩個回火溫度點(diǎn)。采用力學(xué)性能測試、SEM、TEM、XRD等試驗方法研究了回火溫度和時間對二次硬化型超強(qiáng)度鋼AerMet340的力學(xué)性能及微觀組織的影響。試驗結(jié)果表明:
(1)AerMet340鋼的回火曲線呈現(xiàn)明顯的二次硬化現(xiàn)象,獲得最佳綜合性能的回火工藝為482℃×5h,經(jīng)此工藝回火后試驗鋼的斷口形貌為韌窩+少量準(zhǔn)解理。試驗鋼抗拉強(qiáng)度的峰值強(qiáng)度為2460MPa,峰值溫度為450℃,斷口為解理型;規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度的峰值強(qiáng)度為2061MPa,峰值溫度滯后約20℃,約為468℃,斷口為準(zhǔn)解理型。
????(2)在低溫回火時,AerMet340鋼的組織主要由回火馬氏體和ε-碳化物組成,在高于468℃回火時,基體中觀察到彌散分布的細(xì)小針狀M2C碳化物,這是該鋼獲得高強(qiáng)度的主要原因之一。隨著回火溫度的升高,合金碳化物M2C的主要成分Fe、Cr、Mo含量明顯升高,使得M2C的晶格常數(shù)發(fā)生明顯變化,并逐漸脫離了與基體的共格關(guān)系。

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