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一种新型Q-P-T 钢的工艺与组织性能

原文作者:
  李娜,刘国权,康人木,杨云,余慧
发布时间:
  2014-08-21
来    源:
  北京科技大学材料科学与工程学院,江苏省南通建工集团股份有限公司
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摘要: 设计和研究了一种新型高铝( 1. 8% Al) 淬火-碳分配-回火( Q-P-T) 高强钢。基于JMatPro 6. 0 软件和约束条件碳平衡热力学( Constrained Carbon Equilibrium,CCE) 模型的模拟计算结果,制定了该钢的热处理工艺,进行了盐浴热处理和力学性能实验,并通过SEM 和TEM 对实验钢的组织进行了观察与分析。结果表明: Q-P-T 实验钢的组织主要由板条马氏体、一定数量的富碳残留奥氏体和弥散分布的碳化物组成,其中马氏体和弥散的碳化物主要提供强化,残留奥氏体则主要起到提高塑性的作用。实验钢经Q-P-T 处理后获得了高抗拉强度( 1260 MPa) 和塑性( 18% ) 的良好匹配且其热处理工艺容易控制,验证了高铝钢采用Q-P-T 热处理的可行性。
     现代新钢种的开发逐步向兼顾强度和塑性的方向发展,为了进一步改善材料的综合性能,2003 年,美国Speer 等[1-2] 开发研究了一种新的热处理工艺( Quenching and Partitioning Process,即Q&P 工艺,淬火-分配工艺) ,该工艺是将含一定量Si 和( 或) Al 的合金钢经淬火至Ms-Mf间一定的温度QT ( Quenching Temperature ) 后,再在一定温度PT ( Partitioning Temperature) 等于或者高于Ms停留,使碳由马氏体扩散至残留奥氏体,使其稳定化,增加最后淬至室温的残留奥氏体含量,最终主要得到马氏体和一定可控量的富碳残留奥氏体。为了使残留奥氏体能够富集尽可能多的碳以稳定至室温,Q&P 工艺强调了碳从马氏体相分配至奥氏体相这一过程,Speer 等提出Q&P 钢的成分中不包含任何碳化物形成元素,这意味着Q&P 钢的强化机制中排除了碳化物的沉淀强化作用。
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