电脉冲处理对W6Mo5Cr4V2高速钢的影响.pdf

  • 文档大小:899.11 KB
  • 文档格式:pdf
  • 约 5页
  • 2022-04-01 发布
  • 举报
电脉冲处理对W6Mo5Cr4V2高速钢的影响1 电脉冲处理对W6Mo5Cr4V2高速钢的影响2 电脉冲处理对W6Mo5Cr4V2高速钢的影响3 电脉冲处理对W6Mo5Cr4V2高速钢的影响4 电脉冲处理对W6Mo5Cr4V2高速钢的影响5
已阅读完毕,您还可以下载文档进行保存
文档单价:1.00 会员免费
开通会员可免费下载任意文档
  1. 1、本文档共5页,内容下载后可编辑。
  2. 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,可选择认领。
  3. 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细先通过免费阅读内容等途径辨别内容交易风险。如存在严重挂羊头卖狗肉之情形,可联系本站下载客服投诉处理。
第44卷2016年2月第2期—第2327页材料工JournalofMaterials程EngineeringVo1.44No.2—Feb.2016PP.2327电脉冲处理对W6Mo5Cr4V2__.JL_I£j同速钢的影响InfluenceofElectricCurrentPulseTreatmentonW6Mo5Cr4V2HighSpeedSteel邹磊,武颖,岑启宏(1昆明理工大学材料科学与工程学院,昆明650093;2固体废弃物资源化国家工程研究中心,昆明650033)—ZOULei,WUYing。CENQihong(1SchoolofMaterialsScienceandEngineering。KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650093,China;2NationalEngineeringResearchCenterofWasteResourceRecovery,Kunming650033,China)摘要:研究电脉冲处理对铸态W6Mo5Cr4V2高速钢组织的影响及其机理,利用光学显微镜、XRD和EDS观察成分和微观组织的变化。结果表明:铸态高速钢的微观组织主要由MC,C和M7C。碳化物和马氏体、奥氏体、珠光体混合组成,碳化物在晶界处呈连续的网状分布,存在部分鱼骨状共晶碳化物;经过脉冲电流处理后,碳化物的物相种类未发生变化,但形态上由网状趋向于断裂,有明显的孤立和球化趋势,鱼骨状共晶碳化物消失,同时,碳化物含量减少,而基体中合金元素含量增加,基体的硬度提高。焦耳热和电磁力偶合物理效应是造成这些现象的主要机理。关键词:脉冲电流;高速钢;碳化物;硬度—doi:10.11868/j.issn.10014381.2O16.02.004中图分类号:TG142文献标识码:A——文章编号:1001-4381(2016)02002305Abstract:TheinfluenceandmechanismofelectriccurrentpulseonthecastW6MoSCr4V2highspeedsteelmicrostructurewerestudied.Thechangesofitscompositionandmicrostructurewereobserved——byusingopticalmicroscopy,Xraydiffraction(XRD)andenergyspectrumanalysis(EDS).TheresuhsshowthatthemicrostructureofthecastHSSismainlycomposedofMC,M2CandM1Ceutectic—carbides,martensite,austeniteandpearlite.Thecarbidesexhibitcontinuousnetworkdistributiona—longgrainboundaries,andtherearesomeherringbonelikeeutecticcarbides.Afterbeingtreatedby—theelectriccurrentpulse,thecarbideshavenochange,butappeardifferently,fromthenetworkcar—bidetendingtofracture,andwithobvioustrendofisolationandspheroidizing,theherringbonelikeeutecticcarbidesdisappear,meanwhile,thecontentofthecarbidedecreases,thecontentofthealloy—elementsinthematrixincreases,thehardnessofthematrixisimproved.JouleheatandelectromagneticforcecouplingphysicaIeffectarethemainmechanismofthesephenomena.Keywords:pulsecurrent;highspeedsteel;carbide;hardness高速钢是当今世界刀具钢领域运用最广泛的金属材料之一。面临全球资源问题以及行业成本问题,高速钢研究者力争用最有效最经济的手段去提高其性能。作为常规工艺,稀土变质处理能够有效地消除高速钢中的网状硬质相结构,提高高速钢的力学性能,工业中制备高速钢的热处理工序也能很好地消除网状硬质相,然而这些复杂的加工工艺使其成本大幅度提高,所以有必要去寻求简单有效的加工工艺。近年来,电脉冲处理作为一种改善材料组织和性能的新技术,具有清洁、高效且成本低廉的优点备受材料工作者的重视_1]。以往的研究表明,电脉冲处理技术作为一种金属材料处理技术,可以控制金属材料的凝固组织,细化晶粒,促进金属材料的位错和空位的形成与运动提高元素的扩散能力,促进金属材料中硬质相的均匀分布,还可以改善固体材料塑性加工、疲劳寿命、非晶纳米化和金属再结晶性能[4]。本工作对第44卷第2期电脉冲处理对W6Mo5Cr4V2高速钢的影响25质相也为MC,M2C和M7C。碳化物,说明电脉冲处理对高速钢中碳化物的物相种类没有影响。利用EDS测出基体中w,Cr,Mo,V合金元素的含量,选取10个不同位置并计算其平均含量如表3所示。图3(a)为未经电脉冲处理的高速钢基体中合金元素的平均含量以及总量,图3(b)为经电脉冲处理的高速钢基体中合金元素的平均含量以及总量,经电脉冲处理后,W6Mo5Cr4V2高速钢基体中4种合金元素的含量都有不同程度的提高,合金元素的总量从10.26提高到11.51。消失的硬质相中合金元素溶人基体,使得基体合金元素总含量升高。利用显微硬度计在每个试样基体上选取10个不同点测其显微硬度,然后求平均值。结果显示,未施加电脉冲的高速钢基体显微硬度为HV456,电脉冲处理后高速钢基体硬度为HV568,电脉冲处理提高W6Mo5Cr4V2高速钢基体的硬度。(b)●●Fe3040506O708O9O20/(。)图3X射线衍射图(a)未施加电脉冲;(b)施加电脉冲—Fig.3Xraydiffractionpatterns(a)untreatedbyelectriccurrentpulse;(b)treatedbyelectriccurrentpulse表3W6Mo5Cr4V2高速钢基体合金元素含量(原子分数/%1Table3ThecontentofthealloyelementsinthematrixofW6Mo5Cr4V2highspeedsteel(atomfraction/0/o)2.3机理分析W6Mo5Cr4V2高速钢在凝固过程中发生以下反应:初生奥氏体的第一次分解是在高速钢的凝固阶段。因为V,W,Cr,Mo和C元素在奥氏体中的分配系数小于1,因此C和合金元素会从奥氏体中排出,并且奥氏体开始长大,V的分配系数最小,被排出的V元素的量最多,因此在液相组成中V首先到达共晶成分。在残余液相中发生共晶反应生成奥氏体+MC共晶产物沿着初生奥氏体析出,伴随着残余液相中奥氏体+MC反应的进行,残余液相中奥氏体的含量逐步减少,w和Mo的含量在增加。当w+2Mo的含量达到33.5%时,共晶反应奥氏体+MC开始进行,随着共晶反应奥氏体+MzC的进行,残余液相中w和Mo的含量减少,Cr的含量增加,当Cr的含量接近2O时,有着丰富Cr元素的残余液相开始发生共晶反应生成奥氏体+M7C。_1。W6Mo5Cr4V2高速钢是一种亚共晶结构钢,这些共晶结构主要是网状分布于晶界处的,并且W6MoSCr4V2高速钢的微观结构是粗大的。因为冷却速率比较快,所以高速钢的基体主要是马氏体、奥氏体和珠光体。通过XRD分析,W6Mo5Cr4V2高速钢中的碳化物是MC,MC和M7C。。W6Mo5Cr4V2高速钢中的V元素主要分布在MC中,w和Mo元素主要分布在M2C中,Cr元素主要分布在M2C和M7Ca中。电脉冲在处理材料的过程中,存在大量有一定漂移速率的电子流与原子之间的冲击力,通常与这种电子流运动相关的Joule热能将被引人到材料中。高速钢加热到1220 ̄C,保温lOmin后,经脉冲电流处理3min。脉冲电流在通过金属体时,由于Joule热效应,金属体迅速升温El1]。丁2△—TJ_d(1)ptJp式中:J为电流密度峰值,A/m。;P为材料的电阻率,n-m;t为施加脉冲电流的时间,s;p为材料的密度,kg/m。;C。为材料的比热,J/(kg/ ̄C);d为脉冲电源的占空比。在1220 ̄C施加电脉冲,电脉冲的参数电压为1400V、频率为50Hz、脉冲宽为100/as、施加电脉冲时问为3min,此时脉冲电源显示电流为945A。结合试样横截面尺寸计算出电流密度为14.77×10A/m,材料电阻率为0.81×10Q・rn,电脉冲处理时间为180s,材料的密度为8.16×10。kg/m。,材料的比热℃644J/(kg./),占空比一坠一3×10_。。第44卷第2期电脉冲处理对w6Mo5cr4V2高速钢的影响27导致最终形成的共晶碳化物体积分数降低,基体中的合金元素含量增加;电脉冲诱发的能量可以导致基体内部原有的位错和位错群能量增加,从而促使位错和位错群运动,导致位错的塞积和位错组态的形成_1,从而提高了基体的硬度。电脉冲处理后,高速钢中碳化物的形貌由沿晶界析出的网状转变成圆整孤立的球状。因为网状碳化物把基体割裂比较严重,所以会导致试样的力学性能非常差;当受到外界变形力时,试样内的由形变引发的位错可以通过碳化物的间隙穿过晶界,从而将会提高材料的力学性能。3结论(1)电脉冲处理使高速钢组织中网状碳化物趋向于断裂,有明显的孤立和球化趋势,鱼骨状共晶碳化物消失。其作用机理主要是电脉冲在材料中产生的焦耳热和电磁力偶合物理效应。(2)高速钢经过电脉冲处理后,显微组织中的碳化物种类未发生变化,但碳化物含量减少,而基体中合金元素含量增加,固溶更多的合金元素使基体硬度从HV456提高到Hv568。参考文献—[1]LIF,REGELIL,WILCOXWR.TheinfluenceofelectriccurrentpulsesonthemicrostructureoftheMnBi/Bieutectic[J].—JournalofCrystalGrowth,2001,223(1):251264.[2]BASMAKJP,SPRECHERAF,CONRADH.Colony(grain)—sizereductionofeutecticPbSncastingsbyelectr。pulsing[J].Scr—MetallMater,1995,32(6):879884.—[3]LIAOX,ZHAIQ,LUOJ,eta1.Refiningmechanismofthee—lectriccurrentpulseonthesolidificationstructureofpurealumi—num[J].ActaMaterialia,2007,55(9):31033109.[4]吕然超,袁守谦,曹余良,等.金属材料应用电脉冲处理技术的研—究现状[J].热加工工艺,2009,(6):5256.——LVRanchao,YUANShou-qian,CAOYuliang,eta1.ResearchStatus0napplyingelectricpulsingtreatmentinmetaB.iematerials—[J].Material&HeatTreatment,2009,(6):5256.[5]杨世洲,李宁,文玉华.电脉冲处理对固溶态Fel4Mn6Si8Cr5Ni合金形状记忆效应的影响[J].四川i大学学报:工程科学版,2010,—(2):232236.——YANGShizhou.IINing.WENYu-hua.Effectofeleetropuls“ingtreatmentontheshapememoryeffectofFeMn6SisCrsNisolidsolutionalloy[J].JournalofSichuanUniversity,2010,(2):—232236[6]严军,岑启宏,蒋业华,等.高硼中碳合金钢的铸态组织[J].材料—工程,2013,(6):5558.———YANJun,CENQihong,JIANGYe-hua,ela1.Ascastmicrostructureofhigh-boronmiddle-carbonalloytoolsteel[J].Journal—ofMaterialsEngineering,2013,(6):5558.[7]占春礼,迟宏宵,马党参,等.电渣重熔连续定向凝固M2高速钢—铸态组织的研究[J].材料工程,2013,(7):2958.————ZHANChunli,CHIHongxiao,MADangshen,eta1.Theas—castmicrostructureofESRCDSM2highspeedsteelrJ].JournalofMaterialsEngineering,2013,(7):29~58.[8]李秋炎,岑启宏,蒋业华,等.电脉冲对高硼中碳合金钢凝固组织—的影响[J].特种铸造及有色合金,2012,32(12):10951098.————LIQiuyan,CENQihong,JIANGYehua,eta1.Effectsofelec——tricpulseonsolidificationstructureofhighboronmiddle。carbonalloysteel[J].SpecialCastingandNonferrousAlloys,2012,32—(12):10951098.—r9]coNRADH,KARAMN,MANNANSL.Effectofelectriccurrentpulseontherecrystallizationofcopper[J].ScriptMetall,—1983,17:411416.[1O]CENQH,JIANGZQ,FUHG.EffectofTiadditiononthe—microstructureandpropertiesofahighspeedsteelroll[J].Ma——terialsTesting,2013,55(1112):871876.—[11]PARASNISAS.Dislocationsinsolids[J].ActaCrystallographicaSectionA:FoundationsofCrystall0graphy,1989,45(7):499—500.r12]YANGSZ,LIN,WENYH.EffectsofageingwithelectricpulsetreatmentonshapememoryandprecipitationofCrzaCs————carbideinapre-deformedFeMnCrNiCalloy[J].RareMetalMaterialsandEngineering,2013,42(2):0238[13]秦荣山.脉冲电流作用下的非平衡转变研究[D].沈阳:中科院沈阳金属研究所,1996.—[14]LANDDINGA,KLENMA.Dieeffectiveinflussigenmetalbeideris0t。penuberfuhrung[J].ZNaturf0rsehung,1962,(Suppl—1):7185.[15]张伟,隋曼龄,周亦胄.高密度电脉冲下材料微观结构的演变—口].金属学报,2003,39(10):10091018.———ZHANGWei,SUIManling,ZHOUYizhou.Evolutionofmicrostructuresinmaterialsinducedbyelectropulsing[J].Acta—MetallurgicaSinica,2003,39(10):1O091018.基金项目:国家自然科学基金面上项目(51171073);高等学校博士学科点专项科研基金(20115314120002)———收稿日期:20140613;修订日期:2015-0730通讯作者:岑启宏(1976一),男,副教授,主要从事耐磨材料的研究,联—系地址:云南省昆明市五华区学府路298号(650033),Email:qhcen@126corn
文库帮主
该用户很懒,什么也没介绍
文档单价:1.00 会员免费
开通会员可免费下载任意文档