碳的梯度扩散分配对硅锰钢显微组织与力学性能的影响.pdf

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1、第３９卷第３期Ｖｏｌ畅３９Ｎｏ畅３２０１４年３月ＨＥＡＴＴＲＥＡＴＭＥＮＴＯＦＭＥＴＡＬＳＭａｒｃｈ２０１４工艺研究碳的梯度扩散分配对硅锰钢显微组织与力学性能的影响１，２１，２１，２１，２１，２１，３１，２蒋博智，王凤英，曹烁，要亚坤，乔颂杰，周惠华，朱跃峰（１．清华大学材料学院，北京１０００８４；２．先进成形制造教育部重点实验室，北京１０００８４；３．北京电子显微镜中心，北京１０００８４）摘要：利用碳在马氏体与奥氏体之间的扩散分配实现钢的组织结构与力学性能调控，是近年来钢铁材料领域的重要研究方向。基于碳的完全均匀分配，Ｓｐｅｅｒ提出了淬火-分配（Ｑ-Ｐ）热处理工艺，本文

2、总结了近年Ｑ-Ｐ工艺碳分配机理研究和工艺实践。同时，根据碳在奥氏体和马氏体中的扩散分配过程分析，提出了碳的梯度扩散分配与控制理念，并开发出了分级-淬火-分配（Ｓ-Ｑ-Ｐ）工艺，希望能获得低碳马氏体、残留奥氏体、高碳马氏体相间分布的组织。对３５ＳｉＭｎ钢分别进行淬火-回火（Ｑ-Ｔ）、Ｑ-Ｐ及Ｓ-Ｑ-Ｐ工艺试验，并测量力学性能及观察显微组织。结果表明，Ｓ-Ｑ-Ｐ工艺处理后钢的强塑性积达到３１．２ＧＰａ％（１２４０ＭＰａ×２５％），比传统Ｑ-Ｔ和现行Ｑ-Ｐ工艺分别提高６７％和３２％，其显微组织也接近于工艺设计的理想组织，证明了利用碳的梯度扩散分配可以实现对钢的组织与性能的调控。

3、关键词：硅锰钢；热处理；碳扩散；显微组织；力学性能中图分类号：TG142．1文献标志码：A文章编号：0254-6051（2014）03-0001-06EffectsofgradientdiffusionandpartitioningofcarboninSiMnsteelonitsmicrosctructureandmechanicalproperties１，２１，２１，２１，２１，２１，３１，２ＪｉａｎｇＢｏｚｈｉ，ＷａｎｇＦｅｎｇｙｉｎｇ，ＣａｏＳｈｕｏ，ＹａｏＹａｋｕｎ，ＱｉａｏＳｏｎｇｊｉｅ，ＺｈｏｕＨｕｉｈｕａ，ＺｈｕＹｕｅｆｅｎｇ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒ

4、ｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ；２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ；３．ＢｅｉｊｉｎｇＮａｔｉｏｎａｌＣｅｎｔｅｒｆｏｒＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｔｅｅｌｓｃａｎｂｅｃｏｎｔ

5、ｒｏｌｌｅｄｂｙｍａｎｉｐｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃａｒｂｏｎｆｒｏｍｍａｒｔｅｎｓｉｔｅｔｏａｕｓｔｅｎｉｔｅ，ａｎｄｉｔｂｅｃｏｍｅｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｉｒｏｎａｎｄｓｔｅｅｌｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆｆｕｌｌｃａｒｂｏｎｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ，Ｓｐｅｅｒｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｎｏｖｅｌｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒｔｈｅｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｓｔｅｅｌｓ，ｔｈａｔｉｓｔｈｅｑｕｅｎｃｈｉｎｇａｎｄｐａｒｔｉｔｉｏ

6、ｎｉｎｇ（Ｑ-Ｐ）ｐｒｏｃｅｓｓ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｄｉｆｆｕｓｉｏｎａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃａｒｂｏｎｉｎａｕｓｔｅｎｉｔｅａｎｄｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ，ｓｔｅｐｐｉｎｇ-ｑｕｅｎｃｈｉｎｇａｎｄｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ（Ｓ-Ｑ-Ｐ）ｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｎｏｒｄｅｒｔｏｇｅｔａｂｅｔｔｅｒｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｌｏｗ-ｃａｒｂｏｎｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ，ｒｅｔａｉｎｅｄａｕｓｔｅｎｉｔｅａｎｄｈｉｇｈ-ｃａｒｂｏｎｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ，ａｎｄｔｏｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅ

7、ｒｔｉｅｓｏｆｓｔｅｅｌｓ．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｔｅｓｔｓａｎｄｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｈａｖｅｂｅｅｎｄｏｎｅｔｏ３５ＳｉＭｎｓｔｅｅｌｔｒｅａｔｅｄｂｙＱ-Ｔ，Ｑ-ＰａｎｄＳ-Ｑ-Ｐｐｒｏｃｅｓｓ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｃｏｍｐａｒｅｄｔｏＱ-ＴａｎｄＱ-Ｐｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｏｆｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｄｕｃｔｉｌｉｔｙｏｆ３５ＳｉＭｎｓｔｅｅｌｉｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ６７％ａｎｄ３２％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙａｆｔｅｒＳ-Ｑ-Ｐｐｒｏｃｅｓｓ，