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在当今社会,汽车工业发展迅猛,对汽车材料轻量化的要求程度越来越高,传统的钢铁材料已经不再能够满足现代汽车的需求,因此钢铁材料的改良势在必行。到目前为止,先进高强钢已经发展至第三代,从最初的仅要求提高强度和韧性,上升到既要能满足高强韧又要能满足低成本,同时兼顾性能和经济两方面指标。本文正是基于此,以第三代高强钢为基础,依据各合金元素在钢中的作用以及市场价格,最终确定了碳、硅、锰、铬、硼以及其它一些微量元素作为添加元素,熔制出一种低合金、低成本、高强韧、非调质的铸造用钢,牌号定为ZG24Si Mn2Cr B。在本文实验中,主要探讨了ZG24Si Mn2Cr B实验钢的强韧化热处理工艺及参数的优化,试图提高实验钢的强韧性,使所设计的合金钢同时满足高强韧和低成本的要求。首先,是对亚温处理工艺中两相区保温温度的探讨。在本实验条件下,对实验钢进行900°C风冷预处理后,分别将其在770°C、790°C、810°C、830°C、850°C风冷后,再在340°C回火,研究两相区保温温度对实验钢微观组织的影响。通过观察可以发现,经不同两相区温度保温后实验钢在室温下均为由铁素体、贝氏体、马氏体以及少量残余奥氏体组成的混相组织。随着两相区保温温度的升高,在室温下得到的铁素体量减少,贝氏体和马氏体的含量增加。因此可以通过调节两相区的保温温度控制各相所占的比例,从而得到不同综合力学性能的钢。其次,是对热处理工艺中两相区保温后的冷却方式的探讨。在本实验条件下,进行900°C风冷预处理+810°C保温后,分别经空冷、风冷、雾冷、NJ介质冷却至室温,随后在340°C回火,研究两相区保温后的冷却方式对实验钢微观组织和力学性能的影响。结果表明,经不同冷却方式冷却后实验钢的室温组织均为由不同比例的铁素体、贝氏体、马氏体和少量残余奥氏体组成的多相组织。在风冷的条件下,实验钢具有最优的力学性能,抗拉强度可达到1567.4 MPa,延伸率为16.3%,强塑积为25549 MPa·%,硬度为38.62 HRC。经NJ介质中冷却后,实验钢的室温组织中含有较多的贝氏体,因此证实了其高温快冷、中温缓冷的特性。最后,是对热处理工艺中回火温度的探讨。在本实验条件下,进行900°C风冷预处理+810°C后,在上述四种冷却方式下,分别经300°C、340°C、380°C、420°C回火,研究回火温度对实验钢微观组织和力学性能的影响。通过观察可以发现,在相同的冷却方式下,随着回火温度的升高,实验钢室温组织下得到的贝氏体和马氏体的含量降低。在不同的冷却方式下,其最佳的回火温度不同,空冷后在380°C回火,风冷、雾冷、NJ介质冷却后在340°C回火。而空冷、风冷后在340°C回火,雾冷、NJ介质冷却后在300°C回火,即可获得较高的强塑积,能够满足最初对实验钢的设计要求,即σ≥1200 MPa,δ≥10%。这也说明了随着冷却速度的加快,在较低的回火温度回火,即可获得较高的力学性能。