超高強(qiáng)度增強(qiáng)塑性淬火-碳分配鋼的組織設(shè)計(jì).pdf

1、一個(gè)世紀(jì)以來(lái),廉價(jià)的Fe-Mn-Si基低合金鋼由傳統(tǒng)的高強(qiáng)度低合金鋼逐漸發(fā)展為當(dāng)今的先進(jìn)高強(qiáng)鋼,其未來(lái)仍將向更高強(qiáng)度和更好塑性的方向發(fā)展。在目前減少碳排放,遏制全球氣候變暖國(guó)際大背景下,迫切需要發(fā)展高強(qiáng)度和超高強(qiáng)度鋼,從而實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的輕量化,以達(dá)到節(jié)約減排,保護(hù)環(huán)境的目標(biāo)。因此,為了開(kāi)發(fā)兼具更高強(qiáng)度和良好塑性的新一代超高強(qiáng)度鋼,本研究首先通過(guò)組織設(shè)計(jì),提出了其微觀組織應(yīng)為位錯(cuò)型馬氏體基體(硬相)+殘余奧氏體(軟相)兩相復(fù)合組織,同時(shí)在此基

2、礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了成份為0.41C-1.3Mn -1.27Si-1.01Ni-0.56Cr的鋼,并結(jié)合近年來(lái)新提出的淬火-碳分配(Q&P)熱處理工藝,得到抗拉強(qiáng)度達(dá)1573MPa,總延伸率達(dá)20.43%的超高強(qiáng)度增強(qiáng)塑性的鋼,達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。利用掃描電子顯微鏡(SEM),電子背散射衍射(EBSD),X射線衍射(XRD),透射電子顯微鏡(TEM)等手段對(duì)其微觀組織進(jìn)行了表征。結(jié)果表明,此高強(qiáng)度增強(qiáng)塑性鋼中含有約18.7%的殘余奧氏體組織,其均勻地

3、分布在馬氏體板條周圍,呈現(xiàn)馬氏體-奧氏體復(fù)合組織的形態(tài),近似地符合組織設(shè)計(jì)要求。組織中條狀?yuàn)W氏體的寬度在50nm-200nm左右,遠(yuǎn)大于一般淬火鋼中的殘余奧氏體寬度,因而具有很好的兩相的塑性協(xié)調(diào)變形能力；馬氏體板條寬度約為100-200nm,其內(nèi)部含有高密度位錯(cuò)。X射線線形分析結(jié)果表明,其馬氏體組織的微觀應(yīng)變?yōu)?.60×10-3,平均位錯(cuò)密度為8.05×1014m-2,均低于相同回火溫度和回火時(shí)間條件下馬氏體淬火-回火鋼,說(shuō)明Q&P工藝

4、下基體軟化速度加快,基體自身塑性得到提高。通過(guò)探討Q&P鋼中奧氏體增強(qiáng)塑性的機(jī)理,其對(duì)材料的增塑的作用體現(xiàn)在如下幾點(diǎn)：(1)一定量奧氏體的存在減小了材料淬火應(yīng)力；(2)在Q&P工藝的碳分配過(guò)程中,奧氏體成為馬氏體中過(guò)飽和碳的擴(kuò)散和分配的“吸收源”,有效削弱了碳化物在馬氏體基體中的析出,從而提高了基體本身的塑性；(3)奧氏體組織分割了馬氏體束或馬氏體板條,減小了有效晶粒尺寸,阻止裂紋擴(kuò)展,提高材料的韌性和塑性；(4)較寬尺寸的殘余奧氏體具