高硅貝氏體鋼的組織與性能研究.pdf

1、近年來由板條狀貝氏體鐵素體和殘余奧氏體薄膜兩相組成的高硅無碳化物貝氏體可以實現高強度與高塑性的有機結合而成為研究的熱點。人們在追求其極端性能的同時也發(fā)現了其工業(yè)化化的難操作性。本文從工程應用的角度出發(fā)，從更加容易工業(yè)化的低中碳鋼入手展開高硅貝氏體的成分設計、工藝設計和強韌化機理研究。文中設計了C-Si-Mn系和C-Si-Mn-Cr系兩個系列5種高硅貝氏體鋼。通過觀察實驗鋼等溫處理后的顯微組織、測試力學性能，分析討論實驗鋼含碳量以及Si-

2、Mn合金化與Si-Mn-Cr合金化對組織轉變和力學性能的影響規(guī)律，各種成分實驗鋼的組織—性能對應關系，等溫溫度對組織和性能演變的作用。研究結果表明:
　　1.兩個成分系列的高硅鋼奧氏體化以后在330～270℃進行等溫淬火，均得到平行的條狀貝氏體鐵素體和富碳的殘余奧氏體薄膜組成的準貝氏體組織。隨著轉變溫度的降低，殘余奧氏體的體積分數減少，貝氏體鐵素體中的碳過飽和度增加。鋼中的殘余奧氏體在變形過程中會轉變?yōu)轳R氏體組織。隨著等溫淬火溫度

3、的降低，鋼的硬度、屈服強度、抗拉強度、都會升高;同時延伸率會有所降低。兩種低碳鋼（含0.2％C）的沖擊韌性隨溫度降低先增大后略有減小;其余三種中碳鋼的實驗鋼的沖擊韌性隨溫度降低而增大。
　　2.隨著鋼中碳含量的降低殘余奧氏體的體積分數減少，但是在270℃等溫淬火組織中殘余奧氏體的體積分數差異不明顯。鋼中含碳量的變化對殘余奧氏體的含碳量變化影響不大。貝氏體鐵素體的碳過飽和度則隨著鋼中含碳量的降低而降低。在相同的溫度等溫淬火后鋼的屈服

4、強度、抗拉強度隨著鋼中原始含碳量的減少而降低;延伸率和沖擊韌性都是隨著鋼中含碳量的減小而增加的。
　　3.以0.8％Cr代替1.0％Mn對奧氏體的含碳量影響不大。在0.4％C鋼中以Cr代Mn減少了奧氏體的體積分數，增加了貝氏體鐵素體的碳過飽和度;提高了鋼的屈服強度、抗拉強度，在330℃等溫淬火時提高延伸率，在270℃等溫淬火時降低了延伸率。在0.2％C鋼中以以Cr代Mn提高了奧氏體的體積分數，減小了貝氏體鐵素體的碳過飽和度;降低鋼

5、的屈服強度、抗拉強度，降低延伸率。在兩種含碳量的鋼中以Cr代Mn在各個溫度等溫淬火都提高了鋼的沖擊韌性。
　　4.高硅貝氏體鋼的強韌化機理:鐵素體中碳含量過飽和是其具有高強度的原因，并使之隨著等溫淬火溫度的降低而增大，同時也是導致延伸率及沖擊韌性降低的因素;隨著溫度的降低組織細化是導致沖擊韌性提高的主要原因，并且抵消了鐵素體中碳過飽和度和位錯密度提高提高及殘余奧氏體體積分數減少帶來的負面影響。殘余奧氏體薄膜的存在是該鋼種具有低屈服