準(zhǔn)貝氏體組織及新型系列準(zhǔn)貝氏體鋼

1、準(zhǔn)貝氏體組織及新型系列準(zhǔn)貝氏體鋼準(zhǔn)貝氏體組織及新型系列準(zhǔn)貝氏體鋼楊延清陳彥康沫狂摘要新型鋼中的準(zhǔn)貝氏體由貝氏體鐵素體和分布其上的殘余奧氏體膜組成，處于貝氏體轉(zhuǎn)變的初期階段。新型準(zhǔn)貝氏體鋼具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能和簡(jiǎn)單易行的工藝性能，應(yīng)用前景廣闊。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞準(zhǔn)貝氏體鋼相變性能MicrostructureofMetaBainiteNewMetaBainiticSteelSeriesYangYanqingChenYanKangMokuang(

2、Dept.ofMaterialsScienceEngineeringNthwesternPolytechnicalUniversityXian710072)AbstractAbstractThemetabainiteinnewsteelconsistsbainiticferrite(BF)retainedaustenite(AR)thinfilmswithintheBFfmsintheearlystageofbainitictransf

3、mation.Thenewsteelserieshasexcellentcomprehensivemechanicalpropertiessimpleprocessingbehaviwithwideapplicationinavarietyofindustrialfield.MaterialMaterialIndexIndexMetaBainiteSteelPhaseTransfmationMechanicalProperty在貝氏體相

4、變理論方面，進(jìn)行了大量研究工作已取得豐碩成果。但對(duì)貝氏體轉(zhuǎn)變機(jī)制的認(rèn)識(shí)還存在相互矛盾的兩大學(xué)派，即切變機(jī)制和擴(kuò)散的臺(tái)階生長(zhǎng)機(jī)制［1～4］。盡管如此，基于對(duì)貝氏體組織的認(rèn)識(shí)，國(guó)內(nèi)外先后開(kāi)發(fā)了多種貝氏體鋼，具有明顯的工藝優(yōu)勢(shì)［3］。然而一般貝氏體鋼中，不可避免地會(huì)出現(xiàn)上貝氏體組織，使得其力學(xué)性能降低，尤其是沖擊韌度不高，限制了貝氏體鋼的應(yīng)用。通過(guò)對(duì)貝氏體相變的深入研究，我們提出了“準(zhǔn)貝氏體”這一概念［4］，并研制成功系列準(zhǔn)貝氏體鋼，其綜合力

5、學(xué)性能超過(guò)當(dāng)前的典型貝氏體鋼、調(diào)質(zhì)鋼甚至超高強(qiáng)度鋼，為貝氏體鋼研究開(kāi)辟了新途徑。系列新型準(zhǔn)貝氏體鋼已成為國(guó)家科技成果重點(diǎn)推廣項(xiàng)目［5］。1準(zhǔn)貝氏體的組織特點(diǎn)及貝氏體轉(zhuǎn)變的階段性準(zhǔn)貝氏體的組織特點(diǎn)及貝氏體轉(zhuǎn)變的階段性一般的典型上貝氏體是貝氏體鐵素體(BF)及在其間分布著平行于其長(zhǎng)軸的貝氏體碳化物(BC)的混合體，典型下貝氏體是BF及在其上分布著與長(zhǎng)軸約55～66角的BC的混合體。由于碳化物的存在，不利于對(duì)圖3從準(zhǔn)貝氏體中析出的3種碳化物：

6、(a)BC1(b)BC2(c)BC3Fig.3Threekindofcarbideprecipitatedfrommetabainite：(a)BC1(b)BC2(c)BC32準(zhǔn)貝氏體鋼的性能特點(diǎn)準(zhǔn)貝氏體鋼的性能特點(diǎn)2.12.1準(zhǔn)貝氏體鋼的力學(xué)性能特點(diǎn)準(zhǔn)貝氏體鋼的力學(xué)性能特點(diǎn)與一般結(jié)構(gòu)鋼比較，新型準(zhǔn)貝氏體鋼具有更好的強(qiáng)韌性配合。其抗拉強(qiáng)度(σb)，一般強(qiáng)度準(zhǔn)貝氏體鋼為500～900MPa；高強(qiáng)度準(zhǔn)貝氏體鋼達(dá)1000～1500MPa；超高

7、強(qiáng)度準(zhǔn)貝氏體鋼可達(dá)1600～2000MPa。沖擊韌度(aku)，一般強(qiáng)度準(zhǔn)貝氏體鋼為130～240Jcm2，遠(yuǎn)高于此類強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的韌度(50～100Jcm2)；高強(qiáng)度準(zhǔn)貝氏體鋼達(dá)140～160Jcm2，亦高于此類強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼的韌度(50～90Jcm2)；而超高強(qiáng)度準(zhǔn)貝氏體鋼仍保持80～90Jcm2的韌度，同樣高于300M鋼的韌度(70Jcm2)。與σb為1200～1400MPa強(qiáng)度級(jí)別的典型貝氏體鋼(δ=12%aku=40Jcm2)相比，

8、準(zhǔn)貝氏體鋼的韌塑性都有提高，尤其是韌度提高了2～3倍。值得一提的是，準(zhǔn)貝氏體鋼經(jīng)爐外精煉后，其韌度還會(huì)大幅度提高。準(zhǔn)貝氏體鋼在疲勞載荷下，當(dāng)裂紋尖端遇到AR時(shí)，由于AR較軟，發(fā)生塑性變形可吸收部分能量，AR還可因誘發(fā)而產(chǎn)生馬氏體相變從而削減應(yīng)力峰，所形成的高碳馬氏體強(qiáng)度大，裂紋亦難以通過(guò)。準(zhǔn)貝氏體鋼中BF受分布其上的AR的細(xì)化，使裂紋擴(kuò)展途徑彎折，裂紋擴(kuò)展速率降低。因此，與強(qiáng)度相近的馬氏體組織相比，準(zhǔn)貝氏體的疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命均較高［3

9、，7，9］。由于具有優(yōu)異的強(qiáng)韌性配合及很高的破斷抗力，并具有應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變現(xiàn)象，因而準(zhǔn)貝氏體鋼的耐磨性非常好［10～12］，，缺口敏感性也低［9］。2.22.2準(zhǔn)貝氏體鋼的工藝性能特點(diǎn)準(zhǔn)貝氏體鋼的工藝性能特點(diǎn)準(zhǔn)貝氏體鋼由于合金元素的作用，使鐵素體、珠光體C曲線嚴(yán)重右移，因此在相當(dāng)寬的冷速范圍內(nèi)都可得到準(zhǔn)貝氏體組織。經(jīng)測(cè)定直徑小于1000mm的零件空冷均可淬透。對(duì)于大部分工件，在空冷狀態(tài)下獲得準(zhǔn)貝氏體組織后，根據(jù)需要適當(dāng)回火或不回火即