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通過加工熱處理實現低合金鋼強韌化技術

時間:2015-3-24 15:31:17

 強化節能以減排CO2,抑製地球變暖已成為全球共識,為確保2020年單位GDP CO2排放量比2005年降低40%-45%的承諾,我國在“十二五”規劃中提出,CO2排放指標將和節能指標共同作為約束性指標進行考核。鋼鐵行業作為高耗能工業,麵對這一形勢,除了從生產工藝上改進以節能減排CO2外,還應多生產高強度鋼材,為汽車、船舶等交通運輸工具和房屋、橋梁等鋼結構製造節材、節能,為減排CO2做出貢獻的同時,這亦是鋼鐵行業轉變增長方式由大變強的一條重要途徑。 

2.2 馬氏體組織
  含碳0.6%左右的鋼淬火出現的板狀馬氏體經回火後即具有優良的強度和延性、韌性平衡。板狀馬氏體組織一個晶粒的厚度,僅0.2μm左右,成為非常薄的板狀。淬火狀態馬氏體晶粒的內部存在1015/m2的高密度位錯,其位錯密度基本和強加工後的金屬相當。中碳低合金鋼的板狀馬氏體組織內部存在高密度位錯,經回火後,碳化物微細分散後的回火馬氏體組織則可視為“超微細複相組織”的一種。
  作為使馬氏體組織提高韌性的組織控製法,高溫回火、奧氏體晶粒細化和熱形變等方麵已眾所周知,並經常組合應用。對要求高韌性的機械結構用鋼的馬氏體組織,應在550℃以上、A1點以下高溫回火。回火溫度愈高,優勢越明顯。原因在於:1)淬火產生的內部應力經位錯回複而降低;2)碳化物可被分散為球狀。熱形變和奧氏體晶粒細化成為可使馬氏體鋼強韌化的有效組織控製法。例如,由快速加熱淬火使奧氏體粒徑微細化至2.5μm的回火馬氏體鋼(HY130:0.1C-5Ni-0.6Cr-0.5Mo-0.06V-0.7Mn鋼),在抗拉強度1400MPa下,屈服強度比一般淬火、回火鋼增加,DBTT卻下降。
  在室溫下,對各種磷鐵球的屈服強度和V缺口夏比衝擊吸收能的關係進行對比試驗的結果可知,低合金馬氏體鋼(0.34C-2Si-1Cr-3Ni)在屈服強度1000MPa附近仍有較好的韌性(吸收能為100J左右)。但屈服強度增大到1400MPa時,則吸收能降低到40J以下與之相比較,以馬氏體時效鋼為代表的高合金鋼(碳以外的合金含量>10%),則在納米級粒子分散強化的基礎上,加上含S、P、夾雜物低、含碳低及含Ni高等因素,在屈服強度和延性、韌性的平衡上優於低合金鋼。即在屈服強度1500MPa時,衝擊吸收能仍高達150J以上,但到1800MPa和2500MPa時分別降到40J和20J以下。