中錳馬氏體鋼的強塑化機理研究.pdf

1、細晶強化、位錯強化、第二相強化和固溶強化是馬氏體鋼的主要強化機制。對于碳鋼而言,位錯密度、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。因而碳含量是控制馬氏體鋼強度的重要因素。碳在淬火馬氏體鋼中偏聚于位錯和晶界等缺陷處,對其在淬火馬氏體鋼中的強化作用形式至今沒有定論。馬氏體鋼組織結構層次復雜,按照晶體學位向關系分為板條束、板條塊和板條。對馬氏體鋼的強度結構控制單元也得出不一致的結論,認為屈服強度結構控制單元是原奧氏體、板條束和板

2、條塊的觀點都是存在的。而且文獻大都研究了屈服強度的結構控制單元,并未研究抗拉強度的結構控制單元。中碳馬氏體鋼淬火后內(nèi)應力較大,加上孿晶的出現(xiàn)使其脆性極大。如何提高其塑韌性,充分利用其高強度的力學性能特點一直是馬氏體鋼研究的內(nèi)容之一。
　　本文采用多種實驗手段定量表征了淬火中錳馬氏體鋼的組織結構,在此基礎上探討了淬火馬氏體鋼中碳的作用形式和強度結構控制單元;中碳中錳鋼淬火后脆性極大,分析認為和組織中較高含量的不穩(wěn)定奧氏體相關(體積分

3、數(shù)14％),通過傳統(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)強度較高,但是塑韌性較低,為了提高綜合力學性能,進行了回火處理,并研究了回火溫度對其組織和力學性能的影響。
　　對淬火中錳馬氏體鋼的研究表明,增加碳含量提高了位錯密度,細化了馬氏體板條束和板條塊結構。晶粒細化和位錯密度增加使屈服強度和抗拉強度提高,同時塑性逐漸降低。計算證明,碳在淬火馬氏體鋼中并不是起到類似間隙固溶強化的作用

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