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AISI 4340钢调质组织和力学性能分析
目录：技术支持点击率：发布时间：2021-07-30 15:07:18
抽象的
本研究旨在确定 AISI 4340 钢淬火和回火工艺的最佳参数。进行淬火和回火工艺以改变微观结构和机械性能，特别是实现钢装甲应用的高强度和韧性回弹。钢因其易于加工、生产成本低、强度高、韧性好和热处理能力强而被广泛用作装甲材料。这种材料还具有合理的价格和良好的可用性。冶金结构成为一个关键因素，尤其是对于防弹车辆应用。尺寸为 55x10x10 mm 的 AISI 4340 商用钢样品33 在 800 的温度下进行奥氏体化 ∘∘C 在马弗炉中保温 1 和 2 小时，然后以油为介质进行淬火处理。此外，淬火样品然后在 300∘∘C 也在马弗炉中保持 2、3 和 4 小时。使用光学显微镜进行微观结构分析。结果表明，淬火过程促进了铁素体和珠光体相结合向针状铁素体和马氏体相转变。另一方面，回火过程促进了马氏体向贝氏体的转变。淬火还导致硬度增加。
正文
一、简介
装甲材料设计用于防止子弹穿透等，其中冶金结构成为关键因素。由于良好的硬度和抗冲击性 [，这种材料还被设计为能够打破和保持高速发射的射弹 。用于军事应用的装甲材料种类有钢、陶瓷、聚合物和复合材料 ，但钢因其易于加工、生产成本低、强度高、韧性好和热处理能力强而应用最广泛钢装甲因其作为民用和军用车辆的防护材料而被称为防弹钢。通过热处理工艺可以提高钢的机械性能。
前期研究表明，热处理工艺主要针对AR500[钢、4140钢[和PROTAC 500钢，调质温度在800-900℃之间。∘∘C和200-300 ∘∘C、分别。这种处理旨在改善物理和机械性能，这在很大程度上取决于最佳温度、保温时间以及冷却过程。实验表明，显微组织以马氏体和贝氏体相为主，材料具有承受弹道载荷的能力，板厚大于 7 mm。这种现象表明，在相当高的厚度下实现了良好的弹道弹性，并导致样品质量高，该特性不适用于需要较低重量以达到高机动性的装甲车辆应用。本研究旨在了解淬火和回火工艺对 AISI 4340 钢的显微组织、硬度和冲击性能的影响。
2. 方法和设备
尺寸为 55x10x10 mm 的 AISI 4340 商用钢样品33在 800 的温度下进行奥氏体化 ∘∘C 在马弗炉中加热 1 和 2 小时，然后用油介质进行淬火处理。钢的成分如表 1 所示。此外，淬火后的样品在 300∘∘C 也在马弗炉中保持 2、3 和 4 小时。使用光学显微镜进行微观结构分析。之前，根据 ASTM E407:2007，将样品用砂纸机械研磨并用金属抛光剂抛光，然后用酒精中的 0.4% HNO3 蚀刻。硬度和冲击试验分别采用维氏法和夏比法。
3。结果与讨论
微观结构
显示了样品的微观结构；淬火前后。如图1a所示，原材料的显微组织以铁素体和珠光体相为主。淬火过程促进了从铁素体和珠光体组合到针状形状的铁素体和马氏体的相变。保持时间越长，马氏体相越多。快速冷却导致碳原子扩散不完全，促进了晶体结构从 FCC 到 BCT 的变化。
说明样品在800℃淬火后的显微组织 ∘∘C 保持 2 小时，然后在 300 度回火 ∘∘C 2、3 和 4 小时。所有样品都显示出铁素体和贝氏体相的组合。回火过程促进了马氏体向贝氏体的转变。贝氏体是形成马氏体之前的中间相，它将晶体结构从 BCT 转移到 BCC。
机械性能
显示了不同热处理工艺的样品硬度。该图描述了由于马氏体相的存在，淬火过程之后硬度增加。具有BCT晶体结构的马氏体相具有复杂的原子形成并导致更难的位错运动。最高硬度出现在保持时间为 2 小时 (439.3 VHN) 的淬火过程中。回火过程往往会降低硬度。保温时间越长，回火样品的硬度越低。回火过程中从马氏体（BCT）到贝氏体（BCC）的相变促进了更容易的位错运动，导致硬度降低。
描述了 AISI 4340 钢在淬火和回火过程后的韧性变化。如图 4 所示，最高韧性出现在样品在 800 度淬火后∘∘C 保持 1 小时，然后在 300 下回火 ∘∘C 持续 3 小时（144.9 焦耳/平方毫米）。另一方面，在 800 度淬火后，样品的韧性最低。∘∘C 2 小时（61.13 焦耳/平方毫米）。淬火过程促进了具有最高硬度和最低韧性的 BCT 晶体结构的马氏体相的形成。另一方面，回火过程导致贝氏体相的形成，由于其 BCC 晶体结构，贝氏体相具有比马氏体相更高的韧性。在回火过程中，时间是至关重要的因素。如图 4 所示，回火 3 小时后，韧性趋于下降。
4。结论
观察结果可总结如下：
以上内容来源于网络
本研究旨在确定 AISI 4340 钢淬火和回火工艺的最佳参数。进行淬火和回火工艺以改变微观结构和机械性能，特别是实现钢装甲应用的高强度和韧性回弹。钢因其易于加工、生产成本低、强度高、韧性好和热处理能力强而被广泛用作装甲材料。这种材料还具有合理的价格和良好的可用性。冶金结构成为一个关键因素，尤其是对于防弹车辆应用。尺寸为 55x10x10 mm 的 AISI 4340 商用钢样品33 在 800 的温度下进行奥氏体化 ∘∘C 在马弗炉中保温 1 和 2 小时，然后以油为介质进行淬火处理。此外，淬火样品然后在 300∘∘C 也在马弗炉中保持 2、3 和 4 小时。使用光学显微镜进行微观结构分析。结果表明，淬火过程促进了铁素体和珠光体相结合向针状铁素体和马氏体相转变。另一方面，回火过程促进了马氏体向贝氏体的转变。淬火还导致硬度增加。
正文
一、简介
装甲材料设计用于防止子弹穿透等，其中冶金结构成为关键因素。由于良好的硬度和抗冲击性 [，这种材料还被设计为能够打破和保持高速发射的射弹 。用于军事应用的装甲材料种类有钢、陶瓷、聚合物和复合材料 ，但钢因其易于加工、生产成本低、强度高、韧性好和热处理能力强而应用最广泛钢装甲因其作为民用和军用车辆的防护材料而被称为防弹钢。通过热处理工艺可以提高钢的机械性能。
前期研究表明，热处理工艺主要针对AR500[钢、4140钢[和PROTAC 500钢，调质温度在800-900℃之间。∘∘C和200-300 ∘∘C、分别。这种处理旨在改善物理和机械性能，这在很大程度上取决于最佳温度、保温时间以及冷却过程。实验表明，显微组织以马氏体和贝氏体相为主，材料具有承受弹道载荷的能力，板厚大于 7 mm。这种现象表明，在相当高的厚度下实现了良好的弹道弹性，并导致样品质量高，该特性不适用于需要较低重量以达到高机动性的装甲车辆应用。本研究旨在了解淬火和回火工艺对 AISI 4340 钢的显微组织、硬度和冲击性能的影响。
2. 方法和设备
尺寸为 55x10x10 mm 的 AISI 4340 商用钢样品33在 800 的温度下进行奥氏体化 ∘∘C 在马弗炉中加热 1 和 2 小时，然后用油介质进行淬火处理。钢的成分如表 1 所示。此外，淬火后的样品在 300∘∘C 也在马弗炉中保持 2、3 和 4 小时。使用光学显微镜进行微观结构分析。之前，根据 ASTM E407:2007，将样品用砂纸机械研磨并用金属抛光剂抛光，然后用酒精中的 0.4% HNO3 蚀刻。硬度和冲击试验分别采用维氏法和夏比法。
3。结果与讨论
微观结构
显示了样品的微观结构；淬火前后。如图1a所示，原材料的显微组织以铁素体和珠光体相为主。淬火过程促进了从铁素体和珠光体组合到针状形状的铁素体和马氏体的相变。保持时间越长，马氏体相越多。快速冷却导致碳原子扩散不完全，促进了晶体结构从 FCC 到 BCT 的变化。
说明样品在800℃淬火后的显微组织 ∘∘C 保持 2 小时，然后在 300 度回火 ∘∘C 2、3 和 4 小时。所有样品都显示出铁素体和贝氏体相的组合。回火过程促进了马氏体向贝氏体的转变。贝氏体是形成马氏体之前的中间相，它将晶体结构从 BCT 转移到 BCC。
机械性能
显示了不同热处理工艺的样品硬度。该图描述了由于马氏体相的存在，淬火过程之后硬度增加。具有BCT晶体结构的马氏体相具有复杂的原子形成并导致更难的位错运动。最高硬度出现在保持时间为 2 小时 (439.3 VHN) 的淬火过程中。回火过程往往会降低硬度。保温时间越长，回火样品的硬度越低。回火过程中从马氏体（BCT）到贝氏体（BCC）的相变促进了更容易的位错运动，导致硬度降低。
描述了 AISI 4340 钢在淬火和回火过程后的韧性变化。如图 4 所示，最高韧性出现在样品在 800 度淬火后∘∘C 保持 1 小时，然后在 300 下回火 ∘∘C 持续 3 小时（144.9 焦耳/平方毫米）。另一方面，在 800 度淬火后，样品的韧性最低。∘∘C 2 小时（61.13 焦耳/平方毫米）。淬火过程促进了具有最高硬度和最低韧性的 BCT 晶体结构的马氏体相的形成。另一方面，回火过程导致贝氏体相的形成，由于其 BCC 晶体结构，贝氏体相具有比马氏体相更高的韧性。在回火过程中，时间是至关重要的因素。如图 4 所示，回火 3 小时后，韧性趋于下降。
4。结论
观察结果可总结如下：
- 淬火过程使AISI 4340钢的组织由铁素体和珠光体相转变为铁素体和马氏体，其中淬火时间从1h增加到2h有增加马氏体数量的趋势。
- 回火过程将 AISI 4340 钢的显微组织从马氏体转变为贝氏体，其中保持时间从 2、3 和 4 小时增加，贝氏体相的数量趋于减少。
- 淬火保温时间的增加有增加硬度值的趋势，其中时间增加 1 到 2 小时导致硬度从 334.12 增加到 439.3 VHN 约 31.4%。另一方面，随着保持时间的增加，耐冲击值有降低的趋势。抗冲击值从63.41降低到61.14J/mm约3.7%22.
- 回火时间的增加导致硬度降低，其中在淬火时间为2小时并随后回火4小时的样品处发现最低硬度值为85.48VHN。
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