高碳板条马氏体组织与性能研究

传统概念认为板条马氏体是低碳钢中马氏体相变产物，亚结构是位错；高碳钢中马氏体相变产物是孪晶马氏体，亚结构是孪晶。但在超高碳钢中，这一概念近期受到了挑战。1.4％C含量的超高碳钢中形成了大量的板条马氏体，已进行的工作表明，超细奥氏体晶粒是产生这一现象的主要原因。滑移与孪晶分切应力随晶粒尺寸减小增加速率不一致，在某一尺度下两者出现了转化，导致滑移分切应力更小，因而出现大量板条马氏体。从这一原理推论，晶粒进一步细化到亚微米或纳米数量级，高碳钢中会出现马氏体相变以板条马氏体为主的现象，将会得到高碳板条马氏体新型组织以及新概念。利用这一概念有可能开发出高强度、高韧性、低成本的新钢种。本项目以超高碳钢为基础，研究细化晶粒后马氏体相变的亚结构，测试其力学性能，为开发高强度高韧性材料提供基础。

耐磨钢的组织与性能研究

第1章耐磨材料研究的意义及现状1

1.1耐磨铸钢的研究现状2

1.1.1高锰耐磨钢的研究现状2

1.1.2贝氏体耐磨钢的研究现状3

1.1.3国内外对奥氏体-贝氏体耐磨钢的研究现状6

1.2耐磨钢强韧化研究进展8

1.3化学成分对耐磨钢性能的影响10

1.4半钢耐磨材料的研究12

1.5金属材料磨料磨损机理的研究15

1.5.1磨料磨损的一般规律17

1.5.2磨屑形成的变形断裂机制17

1.5.3金属材料耐磨性的研究方法20

1.5.4磨料磨损的切削模型及其耐磨性大小的评定20

1.5.5磨粒磨损机理对耐磨材料的要求21

1.6耐磨铸钢研究中主要存在的问题21

1.7耐磨铸钢的发展方向23

参考文献23

第2章中碳低合金贝氏体钢的研究27

2.1材料制备27

2.1.1奥氏体-贝氏体耐磨钢的组织设计27

2.1.2试样的成分设计及试验方法28

2.1.3试样临界点的确定29

2.1.4试样热处理工艺制度制订29

2.2力学性能与组织观察试验结果及分析30

2.2.1力学性能测试30

2.2.2断口分析33

2.2.3拉伸试验的方法及分析35

2.2.4金相组织观察及XRD分析39

2.2.5XRD测试42

2.2.6透射电镜显微组织观察分析46

2.3磨料磨损试验及结果分析51

2.3.1静载荷滑动磨料磨损试验51

2.3.2试样力学性能与耐磨性的关系54

2.3.3磨损表面组织与性能的变化55

2.3.4不同载荷下试验钢与Mn13的耐磨性57

2.4低应力冲击载荷磨料磨损试验59

2.5研究结论64

参考文献65

第3章中碳高硅铸钢耐磨性的研究66

3.1研究意义及目的66

3.2国内外研究现状66

3.3试验材料与方法72

3.4组织与性能试验结果分析73

3.4.1冲击韧性的讨论73

3.4.2试样硬度73

3.4.3金相组织分析75

3.4.4断口形貌分析77

3.5磨损表面及耐磨性分析78

3.5.1试样力学性能与耐磨性的关系79

3.5.2磨屑的形貌80

3.6研究结论81

参考文献81

第4章半钢耐磨性的研究84

4.1研究的目的和意义84

4.2半钢耐磨材料研究现状84

4.3试验材料89

4.4试验结果分析90

4.4.1硬度测试90

4.4.2冲击韧性测试92

4.4.3金相组织分析94

4.4.4断口形貌分析95

4.5研究结论96

参考文献97

第5章抗磨铸钢与高强度钢复合焊接工艺的研究98

5.1研究的目的及意义98

5.2异种钢焊接研究的现状98

5.3试验材料及方法101

5.3.1高强钢材料与耐磨材料的选择101

5.3.2焊接材料的选用102

5.3.3母材的焊接及热处理103

5.3.4试验材料制备104

5.4试验结果分析105

5.4.1金相组织分析105

5.4.2硬度测试结果分析108

5.5研究结论109

参考文献110

第6章TiC高锰钢钢结合金的研究111

6.1选题背景111

6.2研究的目的及意义112

6.3破碎设备对材料性能的要求112

6.3.1破碎设备工况条件及失效分析112

6.3.2破碎设备材质的组织及性能的要求113

6.4碳化钛钢结合金的国内外研究现状115

6.4.1碳化钛钢结合金的制备方法116

6.4.2界面结构及润湿性119

6.4.3应用与展望123

6.5研究内容124

6.6试验材料与方法124

6.6.1成分设计124

6.6.2热处理工艺126

6.6.3试验方法127

6.7试验结果与讨论127

6.7.1碳化钛钢结合金制备工艺的研究127

6.7.2成形剂的影响128

6.7.3成形压力的影响131

6.7.4温度的影响132

6.7.5热处理工艺的影响135

6.7.6铬对碳化钛钢结合金组织及力学性能的影响138

6.8研究结论142

参考文献142

黄志求，教授，材料科学与工程学院金属材料教研室主任。

《中碳钢与中碳合金结构钢淬火金相组织检验》（GB/T 38720-2020）规定了常用中碳碳素结构钢与中碳合金结构钢原材料及要求、检验要求、淬火显微组织等级与评定等内容。该标准适用于中碳碳素结构钢与中碳合金结构钢制零件淬火、回火后显微组织的检验与评定。该标准不适用于中碳碳素结构钢与中碳低合金结构钢制零件淬火回火后含有脱碳、过烧的显微组织以及在等温淬火状态下的显微组织的评定。