回火处理对强流脉冲电子束辐照钢铁材料重熔层组织及性能的影响

The aim of this project is to study the effection of high current pulsed electron beam (HCPEB) irradiation on the tempering behavior of the steel.On this basis, tribology and anti-corrosion behavior of the remelted layer after tempering will be studied. First, The steel is irradiated by HCPEB with different irradiation number and energy density to obtain remelted layer contains all of retained austenite propertion. And then, the remelted layer will be tempered under vacuum condition.Influence of tempering time and temperature on the phase compositions of the remelted layer will be studied. XRD TEM and HRTEM will be used to study the phase evolution of the remelted layers.Nucleation and growth of the martensite and carbide particles will be studied to investigate the infuluence of HCPEB irradiation on the tempering behavior of the steel. In order to determine opticle HCPEB irradiation and tempering parameters, the suface hardness, anti-corrosion and triblogical properties of the material will be investigated. The investigation of this project will have important theoretical value on the microstructure and properties control of steel under HCPEB irradiation.

本课题拟就回火处理对强流脉冲电子束辐照重熔层组织的影响规律进行研究，并在此基础上，研究回火处理对重熔层耐磨及耐腐蚀性能的影响。首先采用强流脉冲电子束辐照装置对材料进行表面辐照，然后在真空条件下对重熔层进行回火处理，研究回火时间、回火温度等对重熔层相组成的影响。采用X射线衍射技术、TEM、HRTEM等技术对经过回火后重熔层的显微结构及相组成的变化情况进行观察分析。重点对马氏体及碳化物的晶体学特征及其与残余奥氏体之间的位向关系进行研究，揭示重熔层残余奥氏体的分解规律；对经过回火后重熔层的硬度、摩擦学特性及耐腐蚀等性能进行研究，揭示重熔层马氏体转变及碳化物的析出对材料性能的影响规律，以实现重熔层组织结构的可控制备。本课题对推动强流脉冲电子束辐照技术在钢铁材料表面改性中的应用具有重要的理论意义。

首先对M50钢和45钢进行了强流脉冲电子束辐照处理，并对经过辐照的两种钢的熔层回火行为进行了系统研究，探讨了回火处理对熔层组织及耐磨、耐腐蚀性能的影响规律。结果发现，M50钢经过辐照处理后，随着辐照次数的增加，熔层由胞状奥氏体和板条马氏体的混合组织逐渐变成全部由胞状奥氏体组成。 45钢经过辐照后，熔层由细小的马氏体和奥氏体的混合组织组成.与传统的淬火回火工艺相比，M50钢熔层内的残余奥氏体稳定性提高，且熔层的回火行为与熔层的相组成有很大的关系，当熔层全部由残余奥氏体所组成时，回火首先发生于熔层和基体交界处，随着温度的升高，回火区域逐渐向表层推进。在低于600℃温度条件下回火，原胞状奥氏体晶界的合金元素首先发生扩散现象，当回火温度升高到600℃以上时，熔层内析出了细小的碳化物，硬度也达到了峰值，随着回火温度的进一步升高，熔层内生成了孪晶马氏体和板条马氏体的混合组织；当熔层由马氏体和残余奥氏体所组成时，回火发生于整个熔层之内，且熔层没有发生二次硬化现象。经过回火后，由于碳化物粒子的析出及奥氏体的分解，表层的耐磨性提高，耐腐蚀性能有所下降。45钢熔层的残余奥氏体含量对熔层的的回火行为影响不大，经过回火后，熔层的硬度上升，且出现二次硬化现象，表层的耐磨性有所提高，耐腐蚀性能下降。