论文部分内容阅读
近年来,廉价的Fe-Mn-Si基低合金钢由传统的高强度低合金钢逐渐发展为当今的先进高强钢,其未来仍将向更高强度和更好塑性的方向发展。由此,在2003年美国科罗拉多矿业学院的Speer教授等人提出了一种具有超高性能的汽车用钢工艺——淬火配分(Quenching and Partitioning),此工艺首先通过组织设计,加入了Si、Al等抑制碳化物析出的元素,最终得到板条马氏体和富碳的残余奥氏体的复合组织,使其具有相变诱发塑性效应,以实现提高强度的同时而不降低其塑性。 为了进一步提高钢的强度,根据徐祖耀等人提出的Q-P-T工艺,通过在原有的Q&P钢成分基础上加入了Nb等碳化物形成元素,由于Nb的合金化使低碳Q-P-T钢较类似成分的Q&P钢具有更为细小的组织,马氏体板条内含有高密度位错并弥散分布复杂碳化物。而由于Si的加入使得马氏体板条间存在一定量的薄膜状残余奥氏体,以此得到高强度高塑性的Q-P-T钢。 本文主要以不含Nb的低碳钢0.19C-1.48Mn-1.52Si-0.15Al为Q&P钢的研究对象,又以0.19C-1.53Mn-1.52Si-0.14Al-0.048Nb、0.18C-1.48Mn-1.44Si-0.15Al-0.025Nb为Q-P-T钢的研究对象,对比不同的淬火温度、配分温度、配分时间以及合金元素Nb对实验钢的微观组织和力学性能的影响。本论文的主要研究结论如下: (1)Q&P钢的基体组织为板条马氏体和残余奥氏体,经测试实验钢具有良好的综合力学性能,得到的抗拉强度均高于1000MPa,延伸率都在10%以上。Q-P-T钢的基体组织为板条马氏体、残余奥氏体、碳化物,经测试抗拉强度均在1200MPa左右,延伸率均在15%左右,具有良好的综合力学性能。 (2)无论是Q&P工艺还是Q-P-T,随着淬火温度的升高,实验钢中得到的马氏体较少,这时其强度降低,塑性则升高。而当淬火温度较高时,淬火马氏体含量继续减少,残余奥氏体含量增多,这时没有足够的碳富集于残余奥氏体中,反而使实验钢塑性降低。 (3)当配分温度升高时,实验钢的强度有所降低,塑性升高。因为碳扩散的速度随着配分温度的升高是增快的,残余奥氏体中含碳量增加,所以室温下其塑性增加而强度有所降低。但配分温度过高时,出现碳化物的析出,降低了用于扩散的碳含量,导致实验钢的塑性降低。 (4)在一定范围内延长配分时间,有利于碳的扩散,增加残余奥氏体含量,使得实验钢塑性提高。而配分时间过长时,同样也有碳化物析出,使得其延伸率降低,不利于综合性能的提高。 (5)微合金元素Nb的加入,使钢在热处理的过程中析出少量的复杂碳化物,通过细晶强化、沉淀强化、固溶强化,在使Q-P-T钢的综合力学性能优于Q&P钢。