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残余奥氏体作为先进高强度钢中的一种亚稳相,其形态,尺寸大小,分布等都会对材料的性能产生重要影响。为了实现对纳米复相钢中残余奥氏体的调控,从而获得理想的性能,本文从合金元素添加以及热处理工艺设计和优化等方面着手,利用光学显微镜,扫描电镜,电子背散射衍射,电子探针显微分析,透射电镜,X-射线衍射仪等探究了合金元素Si,合金元素Al部分取代Si,临界热处理以及几种新型的多步热处理工艺对中碳纳米结构复相钢组织中残余奥氏体的调控规律;同时利用显微硬度仪,万能试验机,摆锤式冲击试验机,冲击磨料磨损机等研究了其力学性能和耐磨损性能,主要的研究内容如下所述:为了探究Si含量对复相钢组织中残余奥氏体的调控规律及性能的影响,对Si含量分别为0.30 wt%和1.5 wt%的中碳钢,在250℃的低温贝氏体相变温度下等温转变6-24 h。结果表明Si元素可以抑制渗碳体的析出,与0.3Si试样相比,1.5Si试样中残余奥氏体的体积分数和碳含量以及硬度较高,冲击性能较好。为了探究Al部分取代Si对纳米复相钢组织中残余奥氏体的调控规律,在保持Si+Al总量(wt%)不变条件下,对1.54Si和1.26Al进行Q&P工艺处理。结果表明,Al部分取代Si的试验钢组织中存在少量的铁素体,同时组织中残余奥氏体的含量较少但碳含量较高,且以薄膜状形态的残余奥氏体为主。试验钢1.26Al的硬度和抗拉强度相对较低,然而被铁素体包围的残余奥氏体会表现出更为明显的TRIP效应,使得试验钢1.26Al的断后延伸率和强塑积都较高。为了探究临界热处理对钢中残余奥氏体调控和性能的影响,对试验钢1.54Si和1.26Al分别进行Q&P和I&QP工艺处理。结果表明,I&QP处理的试样组织中除了马氏体和残余奥氏体外,还存在部分铁素体,跟Q&P试样相比,I&QP试样中残余奥氏体的体积分数较低。由于软相铁素体的存在,I&QP试样的硬度和抗拉强度较低,但延伸率较高。同时在拉伸的过程中,残余奥氏体会因为软相铁素体的存在而表现出更加明显的TRIP效应,提高试样的延伸率和加工硬化指数。因此,相对于Q&P试样,I&QP试样的硬度和抗拉强度稍低,但延伸率较高,强塑积也相对较高,综合性能更好。为了探究多步相变对残余奥氏体的调控规律及性能的影响,对Si含量为1.5wt%的试验钢分别进行一步贝氏体处理(300℃等温6 h的),两步贝氏体处理(300℃等温3 h+250℃等温20 h),低温贝氏体转变+淬火-碳分配(B&QP)处理和淬火-碳分配+低温贝氏体转变(QP&B)处理,以及贝氏体等温转变+回火和预淬火+贝氏体等温转变+回火处理。结果表明,两步贝氏体试样中残余奥氏体的体积分数较一步贝氏体试样中的要低,但碳含量较高以及尺寸更加细小。两步贝氏体试样的力学性能较好,同时在磨料磨损的过程中,其耐磨损性能更好;跟低温贝氏体转变+淬火-碳分配(B&QP)试样相比,淬火-碳分配+低温贝氏体转变(QP&B)处理的试样中残余奥氏体的含量较低,碳含量较高,硬度和冲击韧性稍高,同时在磨损的过程中,其耐磨损性能更好;由于预先形成的马氏体在回火过程中会向附近的残余奥氏体中排碳,提高了残余奥氏体的热稳定性,延迟贝氏体铁素体的粗化,提高了试验钢的回火稳定性,从而含有预先形成马氏体的纳米贝氏体钢在200℃-500℃回火温度范围的硬度值都能基本保持稳定,而不经过预马氏体相变的直接贝氏体等温转变得到的贝氏体钢,回火温度超过400℃后其硬度值就会迅速下降。