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Cr14钢是一种高合金二次硬化型超高强度钢。目前在开发的过程中遇到的主要问题为如何在保持超高强度的同时提升韧性。影响韧性的主要因素包括洁净度、析出相、最终组织等。本课题以实验室冶炼的Cr14钢为基础,对钢进行了Mg处理。研究Mg对Cr14钢夹杂物、组织及力学性能的影响,探讨不同回火温度对Cr14钢组织和力学性能的影响。 首先利用氧氮分析仪、金相显微镜、扫描电镜及EDS对3种不同镁质量分数的Cr14钢进行了洁净度和夹杂物研究。其次,将Cr14钢进行不同温度淬火实验,淬火后进行-73℃冷处理,后又选定450℃、480℃、500℃、520℃、540℃、560℃进行了回火实验,研究了不同热处理下组织和相变化。最后,利用拉伸试验机和冲击试验机进行了室温拉伸和冲击实验,研究了不同Mg质量分数和回火温度对常规力学性能的影响。研究表明: (1)Mg的加入可以提升洁净度,降低钢中全氧质量分数。Mg处理钢生成的夹杂物多为细小的尖晶石类。随着Mg质量分数提高,夹杂物平均直径由1.570μm降低到了1.285μm,夹杂物中Mg平均质量分数也由3.305%增加到11.845%。不同Mg质量分数下,夹杂物的类型发生了变化,当Mg质量分数为0.0006%时,钢中夹杂物主要为MgO-Al2O3-SiO2和MgO-Al2O3-MnS,当Mg质量分数为0.0025%时,钢中夹杂物转变为了MgO-Al2O3类。 (2)Cr14钢回火后的组织为回火马氏体+奥氏体。450℃、480℃回火时,Mg质量分数较高的Cr14钢奥氏体体积分数高。高温回火时,Mg对奥氏体体积分数影响较小。回火保温4h的情况,不稳定的残余奥氏体完全分解的温度介于480℃与500℃之间,且分解速率较快,对回火温度极为敏感。 (3)实验炼制的Cr14钢的强度较高,抗拉强度最高到1890 MPa,最低1620 MPa,屈服强度最高1240 MPa,最低905 MPa。480℃及以下回火时,钢的抗拉强度低于500℃以上回火,屈服强度高于500℃以上回火。Mg质量分数的增加对Cr14钢强度的影响较复杂,不同回火温度下变化趋势不同。但随着Mg质量分数的增加,冲击韧性得到了明显提升,450℃与480℃下回火更为明显,最高达到95 J。另一方面,不同回火温度对冲击韧性影响较大,回火保温4h的情况下,480℃~500℃温度区间为钢的回火敏感区。超过此温度,冲击韧性迅速恶化,降低至30 J~40 J。