超高強度增強塑性淬火-碳分配鋼的組織設計.pdf

1、一個世紀以來,廉價的Fe-Mn-Si基低合金鋼由傳統(tǒng)的高強度低合金鋼逐漸發(fā)展為當今的先進高強鋼,其未來仍將向更高強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際大背景下,迫切需要發(fā)展高強度和超高強度鋼,從而實現(xiàn)構件的輕量化,以達到節(jié)約減排,保護環(huán)境的目標。因此,為了開發(fā)兼具更高強度和良好塑性的新一代超高強度鋼,本研究首先通過組織設計,提出了其微觀組織應為位錯型馬氏體基體(硬相)+殘余奧氏體(軟相)兩相復合組織,同時在此基

2、礎上設計了成份為0.41C-1.3Mn -1.27Si-1.01Ni-0.56Cr的鋼,并結合近年來新提出的淬火-碳分配(Q&P)熱處理工藝,得到抗拉強度達1573MPa,總延伸率達20.43%的超高強度增強塑性的鋼,達到了設計要求。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)等手段對其微觀組織進行了表征。結果表明,此高強度增強塑性鋼中含有約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-奧氏體復合組織的形態(tài),近似地符合組織設計要求。組織中條狀奧氏體的寬度在50nm-200nm左右,遠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。X射線線形分析結果表明,其馬氏體組織的微觀應變?yōu)?.60×10-3,平均位錯密度為8.05×1014m-2,均低于相同回火溫度和回火時間條件下馬氏體淬火-回火鋼,說明Q&P工藝

4、下基體軟化速度加快,基體自身塑性得到提高。通過探討Q&P鋼中奧氏體增強塑性的機理,其對材料的增塑的作用體現(xiàn)在如下幾點：(1)一定量奧氏體的存在減小了材料淬火應力；(2)在Q&P工藝的碳分配過程中,奧氏體成為馬氏體中過飽和碳的擴散和分配的“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,阻止裂紋擴展,提高材料的韌性和塑性；(4)較寬尺寸的殘余奧氏體具