中錳馬氏體鋼的強(qiáng)塑化機(jī)理研究.pdf

1、細(xì)晶強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化是馬氏體鋼的主要強(qiáng)化機(jī)制。對(duì)于碳鋼而言,位錯(cuò)密度、晶粒尺寸和殘余奧氏體含量等組織參數(shù)均和碳含量密切相關(guān)。因而碳含量是控制馬氏體鋼強(qiáng)度的重要因素。碳在淬火馬氏體鋼中偏聚于位錯(cuò)和晶界等缺陷處,對(duì)其在淬火馬氏體鋼中的強(qiáng)化作用形式至今沒(méi)有定論。馬氏體鋼組織結(jié)構(gòu)層次復(fù)雜,按照晶體學(xué)位向關(guān)系分為板條束、板條塊和板條。對(duì)馬氏體鋼的強(qiáng)度結(jié)構(gòu)控制單元也得出不一致的結(jié)論,認(rèn)為屈服強(qiáng)度結(jié)構(gòu)控制單元是原奧氏體、板條束和板

2、條塊的觀點(diǎn)都是存在的。而且文獻(xiàn)大都研究了屈服強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)控制單元,并未研究抗拉強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)控制單元。中碳馬氏體鋼淬火后內(nèi)應(yīng)力較大,加上孿晶的出現(xiàn)使其脆性極大。如何提高其塑韌性,充分利用其高強(qiáng)度的力學(xué)性能特點(diǎn)一直是馬氏體鋼研究的內(nèi)容之一。
　　本文采用多種實(shí)驗(yàn)手段定量表征了淬火中錳馬氏體鋼的組織結(jié)構(gòu),在此基礎(chǔ)上探討了淬火馬氏體鋼中碳的作用形式和強(qiáng)度結(jié)構(gòu)控制單元;中碳中錳鋼淬火后脆性極大,分析認(rèn)為和組織中較高含量的不穩(wěn)定奧氏體相關(guān)(體積分

3、數(shù)14％),通過(guò)傳統(tǒng)回火工藝,控制奧氏體的含量和穩(wěn)定性,有效提高了中碳馬氏體鋼的塑性;低碳中錳馬氏體鋼淬火態(tài)強(qiáng)度較高,但是塑韌性較低,為了提高綜合力學(xué)性能,進(jìn)行了回火處理,并研究了回火溫度對(duì)其組織和力學(xué)性能的影響。
　　對(duì)淬火中錳馬氏體鋼的研究表明,增加碳含量提高了位錯(cuò)密度,細(xì)化了馬氏體板條束和板條塊結(jié)構(gòu)。晶粒細(xì)化和位錯(cuò)密度增加使屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度提高,同時(shí)塑性逐漸降低。計(jì)算證明,碳在淬火馬氏體鋼中并不是起到類似間隙固溶強(qiáng)化的作用

4、。碳的的作用可以理解為增強(qiáng)了位錯(cuò)強(qiáng)化能力和細(xì)晶強(qiáng)化能力。屈服強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)控制單元是原奧氏體結(jié)構(gòu);抗拉強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)控制單元是板條結(jié)構(gòu)。
　　對(duì)中碳中錳鋼(Fe-0.4C-5Mn)的研究表明,低中溫回火處理得到抗拉強(qiáng)度在1600MPa以上,延伸率在12％～15％間,具有良好塑性的超高強(qiáng)度鋼。馬氏體基體強(qiáng)化是其保持超高強(qiáng)度的原因;較高含量和高穩(wěn)定性的奧氏體,是其同時(shí)擁有良好塑性的原因。
　　對(duì)低碳中錳鋼的(Fe-0.2C-5Mn)的研