鉆孔過程導致馬氏體組織鋼表面納米化研究.pdf

1、超細晶體材料由于其相對于粗晶材料具有更優(yōu)異的物理和機械性能而倍受關注。嚴重塑性變形導致表面納米化通過提高材料表面性能來提高材料整體價值。本研究利用光學顯微鏡(OM)、場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)，透射電子顯微鏡(TEM)等分析方法系統(tǒng)研究了原始組織為馬氏體的鋼經過鉆孔工藝后，微觀結構特征和超細晶組織的熱穩(wěn)定性。利用顯微硬度計測定了距表面層不同深度的硬度分布。估算了鉆孔表面的塑性應變量。并與其它嚴重塑性變形納米化方式進行了對比，以

2、進一步認識納米化過程的本質。 根據實驗觀察，在一定鉆孔參數下鉆孔后，在原始組織為馬氏體的表面硬化鉻鉬鋼SCM420H和碳鋼S55C表面均可形成具有一定厚度的、等軸、隨機取向的納米鐵素體結構表層，最小平均晶粒尺寸約為20nm，即實現了表面納米化。鉆孔表面微觀結構隨距表層深度的變化依此可分為：等軸納米晶結構區(qū)、等軸亞微米晶結構區(qū)、變形馬氏體結構區(qū)。由于表面層晶粒細化，超細晶區(qū)具有極高的硬度，可達8-13GPa。大的鉆削線速度有利于鉆

3、孔樣品表面組織超細化。不同溫度回火后的觀察結果表明，納米組織的回火行為不同于亞微米組織和變形馬氏體組織，在加熱過程中晶粒長大，長大速度緩慢，而無再結晶過程。而亞微米組織和變形馬氏體組織在回火過程中發(fā)生再結晶。即使在600℃回火1h后，原納米結構區(qū)晶粒尺寸仍保持在100nm左右，表明鉆孔過程中嚴重塑性變形導致的超細晶組織熱穩(wěn)定性良好。塑形應變量、應變速率在鉆孔表面處最大，隨距表面深度增加逐漸減小。研究分析表明，嚴重塑性變形可導致鉆孔最表層

4、真應變達到14左右，大于目前所認為的形成納米結構所需最小應變量(其值為7左右)。 Al-Zn對稱成分合金失穩(wěn)分解后的組織在277℃以下等溫處理時將發(fā)生不連續(xù)析出轉變。利用金相組織觀察、X射線衍射和掃描電子顯微鏡等分析方法，通過對Al-Zn二元合金不連續(xù)析出轉變的觀察和添加2at％Cu后Al-Zn二元和AlZn-2Cu三元合金不連續(xù)析出轉變的對比，系統(tǒng)研究了Al-Zn對稱失穩(wěn)分解合金的不連續(xù)析出轉變行為及添加少量Cu的影響。

5、 實驗結果表明，AlZn對稱成分合金在單相區(qū)固溶處理后于277℃以下等溫處理時將發(fā)生由fcc結構α-Al相和hcp結構的β-Zn相構成的不連續(xù)析出轉變，這是一種典型的擴散型相變，相變產物為片層組織。添加2at％Cu對AlZn對稱成分合金不連續(xù)析出轉變的組織形態(tài)并沒有明顯的影響，仍然是細片層胞狀組織，但是組織組成物除fcc結構α-Al相和hcp結構的β-Zn相外，還存在富Cu相(CuZn4相)。溫度對兩合金的形核位置有明顯的影響，溫度越