低碳低合金滲碳鋼的組織_性能與晶體學特征的研究
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- 摘要
為了研究汽車齒輪和滲碳件在再制造修復處理時受熱對其使用
性能和壽命的影響，對低溫回火的ZOMnCrs滲碳齒輪和20Cd姓nTI
滲碳件試樣分別在350℃保溫20min一次、三次和五次進行熱處理，
以及分別在500℃保溫20min一次、三次和五次處理。使用光學顯微
鏡、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)和顯微硬度計對
各試樣組織和性能進行表征與分析。使用電子背散射衍射技術(EBSD)
研究了20MnCrs和20CrNlnTi兩種低碳低合金鋼馬氏體以及它們經過
保溫處理后的晶體學特征。得到了如下結果:
(l)20NInCrs齒輪和20C血如Ti低溫(180℃)回火滲碳件表層組織
為殘余奧氏體+片狀馬氏體。隨著與表面距離的增加，殘余奧氏體含
量逐漸減少，馬氏體過渡為片狀和板條狀的混合形態。在芯部，組織
主要為板條狀的馬氏體。齒輪表層0.3一0.4mm處有硬度最大值
(850HV)，有效硬化層厚度約為l.4nlln。20CrMnTi滲碳件表層
0.2一o.3nun處有硬度最大值(720HV)。有效硬化層厚度約為1.2mm。
(2)經過350℃ /2Omin和500℃ /2omin的保溫處理后:表層殘余奧
氏體發生了分解，馬氏體中過飽和碳的脫溶，碳化物析出;表層和芯
部的硬度都有明顯的下降，并且表層下降的程度要大于芯部。
(3)透射電鏡對20MnCrs齒輪中碳化物的分析表明，原始齒輪中
有芳Fe5C:碳化物離散分布。350℃120min處理三次后，有針狀的碳化
物形成。500℃ /2Omin保溫三次后，析出了e一Fe3C，碳化物有著球化
的趨勢。
(4)建立了擬合馬氏體{011}。極圖的方法，通過對原始(低溫回火)
試樣{011}。極圖進行擬合發現，20靦Crs和20CrN伍Ti鋼中馬氏體與
母相奧氏體之間的取向關系為K一S和N一W關系共存，主要為N一W關
系。實際取向差分布特征與理論情況的差異也證明了這一點，使用應
變補償機理解釋了這一差異。TEM對20MnCrs鋼中馬氏體分析表明，
板條間有只形成與相鄰的K一S關系板條和N-w關系板條 (011)/54.70
板條界存在，這也證明了K一S和N一W關系的共存。
(5)20靦Crs齒輪試樣經過 3sooC/Zomin和 s000C/2omin的保溫
處理后，使用 EBSD分析表明:質量襯度圖灰度逐漸降低，因此缺陷
密度和畸變程度逐漸下降;相等面積區域中不同取向差的晶界長度逐中南大學碩士學位論文摘要
漸減小，因此晶粒在保溫后發生了長大。對 20N[nCrs和20CrN壓Ti
各試樣選定區域中回火馬氏體與母相奧氏體的取向關系仍服從K一S
關系和N-W關系的共存的特征，但是變體數有所減少。更高溫度的
保溫處理使得回火馬氏體的晶粒發生偏轉，導致許多區域整體的取向
關系難以滿足K一S關系和N-W關系。
關鍵詞:20MnCrs鋼，20Cr儀伍Ti鋼，馬氏體，回火，EBSD，顯微
硬度，取向關系中南大學碩士學位論文ABSTRACT ...
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