摘要
在室温~80℃的马氏体时效阶段，过饱和碳原子偏聚在位错线附近或者形成碳原子集群，为回火时碳化物的析出做准备；而高能声波促使位错发生非线性振荡有可能改变碳原子分布状态，影响回火后碳化物和铁素体晶粒形貌，并最终影响回火后的力学性能。本文以中低碳马氏体为研究对象，分析功率超声振动对马氏体回火组织及力学性能的影响。 主要研究内容包括：利用实验室自主搭建的金属试样超声振动试验台，在室温下对马氏体组织实施超声振动；借助扫描电镜对比分析超声振动前后马氏体在不同温度回火后的微观组织；通过大量的数据统计和分析，总结铁素体晶粒平均尺寸、渗碳体分布形态和平均尺寸、渗碳体球化率等微观组织参数变化，总结了超声振动影响中低碳马氏体回火组织的作用机制，并初步分析了超声振动对中碳马氏体回火后主要力学性能指标的影响。 研究结果表明：低碳马氏体经功率超声振动处理和高温回火后，铁素体晶界和晶内渗碳体形貌均发生明显变化，铁素体晶粒形貌无明显区别。随超声振动处理时间延长，渗碳体颗粒平均尺寸及其标准差变小、形貌更加接近球状。因Q235钢和20钢杂质元素含量不同，超声处理前后，Q235钢（杂质元素较多）铁素体晶界上的渗碳体由长条状转变为颗粒状；20钢铁素体晶界上渗碳体形貌均为颗粒状，但尺寸明显减少，且分布更加均匀。 中碳马氏体经功率超声振动处理和不同温度回火后，渗碳体球化时间明显缩短，增强了回火时对铁素体晶界的钉扎作用，改善了45钢的抗回火稳定性。550℃保温150min，超声处理后回火组织的铁素体晶粒仍然保持板条状，渗碳体颗粒平均尺寸及其标准差变小、球化效果更好。700℃保温60min，超声处理后回火铁素体晶粒平均尺寸减少37.3%，晶粒得到明显细化，渗碳体颗粒的形貌更加规则，球化效果更好。经恰当的功率超声振动处理，中碳钢回火马氏体力学性能在保持抗拉强度小幅增长或者不变的前提下，较大幅度的提高了其拉伸塑性指标，强塑性匹配良好。
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