含銅高純鋼中銅的沉淀規(guī)律的研究.pdf

1、含銅高強(qiáng)低合金鋼時(shí)效后具有高強(qiáng)度、高韌性、良好的可焊性、耐蝕性等多種優(yōu)良性能，被廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、建筑用鋼材、重型工程結(jié)構(gòu)、高壓輸送管道、橋梁、高壓容器、集裝箱、船舶、化工石油設(shè)備等。因而研究銅在鋼中的時(shí)效強(qiáng)化、沉淀規(guī)律具有重要意義。 本文利用顯微硬度計(jì)測定、分析了實(shí)驗(yàn)材料固溶態(tài)和不同時(shí)效狀態(tài)下的硬度，應(yīng)用金相顯微鏡、PHILIPS PW1700型X射線衍射儀和JEM-2010型高分辨透射電子顯微鏡對實(shí)驗(yàn)材料固溶態(tài)和不同時(shí)效狀

2、態(tài)下的組織及銅析出相結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，研究不同銅含量對高純鋼組織與硬度及析出過程的影響，以及不同時(shí)效階段析出相顆粒的類型、形貌、結(jié)構(gòu)、尺寸、分布、體積分?jǐn)?shù)、沉淀機(jī)制及其與母體的取向關(guān)系等，以探求含銅高純低碳鋼時(shí)效析出規(guī)律，分析銅在鋼中的析出強(qiáng)化機(jī)制。 研究結(jié)果表明，在同一時(shí)效溫度下，不同銅含量的鋼時(shí)效時(shí)，隨著銅含量的增加，時(shí)效過程加快，達(dá)到峰值硬度所需時(shí)間縮短，但峰值硬度隨之增加。固溶處理時(shí)，當(dāng)冷卻速率達(dá)到一定值時(shí)，會得到較細(xì)小的塊

3、狀鐵素體晶粒。不同銅含量的試樣，在相同的時(shí)效溫度下，顯微組織沒有明顯變化。含銅高純鋼固溶處理后，銅以有序疇的形式存在于基體中，銅原子處于偏聚態(tài)，它對隨后的時(shí)效過程起重要作用。在時(shí)效過程中，首先在鐵素體晶粒中析出含銅偏聚區(qū)，銅原子偏聚在｛001｝晶面族上。在時(shí)效峰處為富銅的G.P區(qū)顆粒，呈層狀的圓餅狀，且富銅層與貧銅層相間分布。富銅G.P區(qū)與鐵素體基體呈半共格。G.P區(qū)的富銅區(qū)內(nèi)及周邊存在高密度位錯(cuò)和層錯(cuò)。在過時(shí)效初期，含銅偏聚區(qū)顆粒長大

4、，偏聚區(qū)內(nèi)富銅層和貧銅層的數(shù)量增多，富銅層厚度減小，位錯(cuò)密度降低。時(shí)效峰處沒有析出ε-Cu顆粒。經(jīng)X射線衍射分析與高分辨電鏡觀察在550℃時(shí)效50小時(shí)處均未發(fā)現(xiàn)有新結(jié)構(gòu)。550℃長時(shí)間時(shí)效處理或提高時(shí)效溫度才能析出ε-Cu顆粒。析出過程受溫度、銅含量、空位、位錯(cuò)等因素的影響。較高的時(shí)效溫度會加速銅在鋼中的擴(kuò)散和析出，即650℃時(shí)效比550℃時(shí)效更容易析出富銅顆粒。 含銅高純鋼時(shí)效強(qiáng)化的重要原因是含銅G.P區(qū)引起的畸變、半共格界面