含铜中碳铸钢热处理工艺的基础

(论文) 摘 要中碳铸钢是一种强度硬度和切削加工性能较好，并且有一定韧性与塑性，焊接性尚可的钢种。它的生产成本比其他钢种低，适合用于重型机械中承受较大负载的部件，例如球磨机轴承底座；还可用于制造受力大承受冲击载荷强的零件。由于是中碳钢，因此在各种热处理过程中常出现典型相，比如珠光体、贝氏体等。铸钢的热处理工艺包括均匀化退火，等温淬火，回火等，其中等温淬火是本课题含铜铸钢的主要热处理工艺，其目的是得到性能优良，强度高韧性好的下贝氏体组织。为了使中碳铸钢的性能得到进一步提高，在中碳铸钢中可以加入少量（1.0wt%）铜来改善铸钢的组织性能。铜元素本身在相变过程中起到的强化作用可以引起铸钢显微组织发生变化，从而改善其力学性能，其主要的强化效应主要包括时效强化和沉淀强化，同时还增强过冷奥氏体的稳定性，细化晶粒，提高韧性。本课题研究的重点为沉淀强化，在已有的铸钢样品基础上，研究铜含量的变化以及镍元素的加入对于含铜沉淀相析出的影响，进而对热处理工艺提出改进意见。含铜中碳铸钢的时效强化前人有所研究，然而在原子尺度上的研究目前还有进一步的空间，本文立足于第一性原理，通过模拟软件对时效过程中的一些含铜亚稳相进行了原子尺度的性质研究，对其晶体结构做出了预测；同时，对含铜相沉淀析出的过程进行了一些热力学和动力学的计算，包括含铜第二相沉淀析出与温度和时间的规律，从而对等温淬火温度进行了初步的设计。- I -关键词： 中碳铸钢，含铜析出相，热力学计算，动力学计算，第一性原理(论文)Basic research on heat treatment process of medium carbon Cu-bearing steelsAbstractMedium carbon cast steel is a kind of steel with good strength, hardness, cutting performance, toughness, plasticity and weldability. Its production cost is lower than that of other steel grades, and it is suitable for heavy-duty machinery parts with large load, such as ball mill bearing base; it can also be used for manufacturing parts with large stress and strong impact load. Because it is medium carbon steel, typical phases, such as pearlite and bainite, often appear in various heat treatment processes. The typical heat treatment process of cast...