【摘 要】
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贝氏体/马氏体复相钢因其拥有突出的综合力学性能,具备节约资源、能源,减轻零部件质量等众多优点,市场对其的需求量越来越大[1]。本文以缩短生产周期、提高工业生产效率,合理利用资源为出发点,在传统DP（马氏体/铁素体）钢的基础上,进行优化和改进,提出了贝氏体/马氏体复相钢设计思路,通过合理的成分设计,利用轧后快冷+缓冷工艺,获得一定量的具备良好强韧性的贝氏体组织,取代传统DP钢中的铁素体组织,分割奥氏
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贝氏体/马氏体复相钢因其拥有突出的综合力学性能,具备节约资源、能源,减轻零部件质量等众多优点,市场对其的需求量越来越大[1]。本文以缩短生产周期、提高工业生产效率,合理利用资源为出发点,在传统DP（马氏体/铁素体）钢的基础上,进行优化和改进,提出了贝氏体/马氏体复相钢设计思路,通过合理的成分设计,利用轧后快冷+缓冷工艺,获得一定量的具备良好强韧性的贝氏体组织,取代传统DP钢中的铁素体组织,分割奥氏体晶粒并排出C元素,形成富碳区域,稳定未转变的奥氏体组织并细化后形成马氏体组织,以期获得优异的综合力学性能。本文在东北大学RAL实验室进行了变形过冷奥氏体连续冷却转变实验、高温拉伸缓冷热模拟实验,研究缓冷工艺过程中的组织演变行为,确定了最佳的工艺参数,在此基础上进行了实验室热轧实验,研究了轧后冷却工艺对组织及性能的影响。论文主要研究内容如下:（1）本文设计了 0.346%的中碳钢作为实验钢,通过变形量为13%过冷奥氏体连续冷却相变实验,研究其组织演变行为,并绘制连续冷却转变（CCT）曲线结果表明:实验钢在连续冷却过程中只包括贝氏体中温转变区和马氏体低温转变区。当冷却速度为0.1℃/s～10℃/s时,实验钢为贝氏体组织,随着冷速增加,贝氏体相变开始转变温度下降,贝氏体组织得到细化。当冷却速度大于1℃/s时,组织中开始有马氏体组织生成且随着冷速增大,组织含量增加。当冷速大于10℃/s,其主要为马氏体组织。显微硬度测试结果表明,贝氏体、马氏体组织显微硬度随着冷速增大而增加,但始终存在着一定值的硬度差:96～148HV,符合实验钢设计要求。（2）通过在MMS-300热模拟试验机进行高温拉伸变形缓冷热模拟实验,研究了终冷温度与冷却速度对贝氏体/马氏体复相钢的显微组织的影响。结果表明:在相同的冷却速度下,终冷温度越高,（Nb、Ti）的碳氮化物的析出越多,增加了形核位置,贝氏体铁素体含量越大。当其以650℃,0.1℃/s冷速冷却至室温时,贝氏体铁素体含量高达31.9%,高出其他终冷温度不同冷速条件7%～20%;终冷温度相同时,缓冷冷速越大,贝氏体铁素体越细小,并且弥散得愈加均匀,分割出的富碳区域更加的弥散,室温条件下稳定的残余奥氏体含量越高;当冷却速度达到1℃/s时,由于贝氏体含量下降,富碳区域减少,部分碳含量较少的区域切变成马氏体组织;残余奥氏体含量和残余奥氏体中碳含量均随着冷速的增加呈现出先升高后降低的趋势,两者数值均在0.5℃/s时达到最大。（3）通过高温变形缓冷热模拟实验,研究了终冷温度与缓冷速度对贝氏体/马氏体复相钢的力学性能影响。结果表明:同一冷却速度,终冷温度的变化对力学性能影响不大;终冷温度相同,试样的力学性能随缓冷速度的变化出现较大差异。终冷温度为650℃时,试样以0.5℃/s冷却速度冷却至室温时,力学性能最佳,抗拉强度可以达到2039MPa,断后延伸率为15.5%,强塑积超过30GPa%。（4）在热模拟实验基础上,进行实验钢的热轧实验,结果表明:不同终冷温度条件下组织都为贝氏体/马氏体组织和残余奥氏体组织,其力学性能相差不大,但其较比直接淬火至室温工艺条件下有大幅度提升,强塑积提高5～6GPa%。当终冷温度494℃,以0.3℃/s缓冷至室温时的实验钢具有较好综合力学性能,抗拉强度达到1788MPa,断后延伸率为12.67%,强塑积为22650MPa%,-20℃冲击功为41J,满足超高强度钢的性能要求。
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