【摘 要】
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随着航天、高铁和新能源系列等重大工程的迅速兴起与发展,同时建筑、机械装备和汽车等传统行业的日新月异,各行业都对钢的强度提出了更高的要求,高强度钢的研发与应用刻不容缓。因此,通过合金成分设计与热处理工艺创新制备超高强度钢,是当前钢铁材料研究的重要方向。本文中用含碳量（wt.%）分别为0.22和0.45的高硅铝钢（文中简称为0.22C钢和0.45C钢）来制备高强度贝氏体钢,主要研究了Ms点近临温度区间
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随着航天、高铁和新能源系列等重大工程的迅速兴起与发展,同时建筑、机械装备和汽车等传统行业的日新月异,各行业都对钢的强度提出了更高的要求,高强度钢的研发与应用刻不容缓。因此,通过合金成分设计与热处理工艺创新制备超高强度钢,是当前钢铁材料研究的重要方向。本文中用含碳量（wt.%）分别为0.22和0.45的高硅铝钢（文中简称为0.22C钢和0.45C钢）来制备高强度贝氏体钢,主要研究了Ms点近临温度区间等温淬火对两种钢的贝氏体等温转变行为、微观组织以及力学性能的影响规律。在试验钢的Ms点的近临温度即Ms±10～40℃的范围内选择四个等温温度进行等温淬火处理,通过相变分析、显微组织观察以及常规力学性能测试,对两种钢的工艺优化及强韧化进行了探究。将0.22C的低碳钢在320℃、340℃（Ms点以下）和360℃、380℃（Ms点以上）下等温处理80min,贝氏体均转变完全,获得了包含多相的（贝氏体、马氏体、残余奥氏体）的无碳化物贝氏体组织。在Ms点以下等温淬火,会生成部分先马氏体,显微组织明显得到细化;在Ms点以上等温淬火获得的贝氏体铁素体板条较粗,组织中出现较多尺寸较大的块状残余奥氏体。力学性能试验结果表明,0.22C钢在Ms点以上工艺可获得较好的拉伸性能,但硬度值和冲击韧性值相较亚Ms点（低于Ms）工艺有大幅度下降的趋势。将0.45C的中碳钢在210℃、230℃（Ms点以下）和270℃、290℃（Ms点以上）分别等温淬火48h、36h、24h、20h,确保贝氏体几乎不再转变,获得的无碳化物贝氏体中含有较多未反应的残余奥氏体和部分回火马氏体,210℃工艺下的贝氏体板条平均厚度比290℃工艺下的降低了约54nm。对比两种工艺下的力学性能参数,亚Ms点工艺显著提升了试验钢的抗拉强度,达到了2100MPa左右,延伸率却没有下降,210℃工艺下的强塑积达到了34.2GPa·%。Ms点上下工艺的硬度值和冲击韧性值的变化幅度较小,分别在800HV左右和34～37J·cm-2。对比分析了0.22C与0.45C钢等温转变、组织、及力学性能。结果显示,与0.22C钢相比,碳含量更高的0.45C钢等温转变速率大大降低,微观组织尤其是贝氏体板条厚度明显变细,硬度强度升高,韧性降低。此外,受碳含量不同的影响,低碳钢和中碳钢的力学性能随温度变化的趋势也不相同,0.22C钢在Ms点以上工艺中具有较高的加工硬化能力,而0.45C在亚Ms点工艺中获得较高加工硬化能力。
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