Q_P钢的显微组织及力学性能_赵才

Q&P钢,淬火温度,组织和性能,影响,金属材料

第33卷第7期2009年7月

机 械 工 程 材 料

Materials for Mechanical Engineering

Vol.33 No.7Jul. 2009

Q&P钢的显微组织及力学性能

赵才1,2,江海涛1,唐荻1,赵松山1,李辉1

(1.北京科技大学高效轧制国家工程研究中心,北京100083;

2.太原科技大学材料科学与工程学院,太原030024)

摘 要:

采用盐浴炉对硅-锰系Q&P(quenchingandpartitioning)钢进行了Q&P工艺处理,研

究了分配时间对热处理后试验钢显微组织、力学性能、残余奥氏体含量及残余奥氏体中碳含量的影响。结果表明:试验钢的显微组织为板条马氏体和残余奥氏体,残余奥氏体以两种形态分布在不同

位置,一种是以薄膜状分布在马氏体板条间,另一种是以块状分布在原奥氏体晶界处;在300e的分配温度下进行较长时间保温能取得较好的强塑积,随着分配时间的延长,试验Q&P钢的残余奥氏体含量及残余奥氏体中的碳含量均不断增加,分配时间为1200s时所得试验钢的强塑积最高,可达37300MPa#%以上。

关键词:

Q&P钢;分配时间;板条马氏体;残余奥氏体

中图分类号:TG142.1 文献标志码:A 文章编号:1000-3738(2009)07-0091-04

MicrostructureandMechanicalPropertiesofQ&PSteel

ZHAOCai,JIANGHa-itao,TANGDi,ZHAOSong-shan,LIHui

1,2

1

1

1

1

(1.NationalEngineeringResearchCenterforAdvancedRollingTechnology,UniversityofScienceandTechnologyBeijing,Beijing100083,China;2.DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,

TaiyuanUniversityofScienceandTechnology,Taiyuan030024,China)

iMnQ&P(quenchingandpartitioning)steelwasexperimentallyAbstract:TheheattreatmentprocessofS-investigatedusingsaltbathfurnace.Effectsofpartitioningtimeonmechanicalproperties,microstructure,retainedaustenitecontentofthetestedsteelafterheattreatmentandcarboncontentinretainedaustenitehadbeenstudied.Itisshownthatthemicrostructureofthetestedsteelwaslathmartensiteandretainedaustenite.Itwasfoundthatretainedaustenitewiththinfilmtypeofinter-lathorblockytypewasdistributedindifferentpositionsrespectively.Blockytyperetainedaustenitewasfoundalongausteniticgrainboundariesandthethinfilmdistributedbetweenmartensitelaths.Theretainedaustenitecontentandcarboncontentinretainedausteniteofthetestedsteelincreasedwiththeincreaseofpartitioningtime.Thestrengthandplasticityreachedmaximum(above37300MPa#%)atthepartitioningtemperatureof300eandthepartitioningtimeof1200s.

Keywords:Q&P(quenchingandpartitioning)steel;partitioningtime;lathmartensite;retainedaustenite

0 引 言

近年来,高强度汽车钢板的研究成为钢铁材料研究的热点之一,已开发了多种价格低廉、强度高且成型性优异的钢种,如DP(双相)钢、TRIP(相变诱发塑性)钢等。有研究表明,合金钢在淬火过程中

收稿日期:2008-05-20;修订日期:2009-02-27基金项目:国家自然科学基金资助项目(50804005)

作者简介:赵才(1977-),男,山西平遥人,讲师,博士研究生。导师:唐荻教授

发生马氏体相变的同时碳原子能够扩散进入奥氏体中使其富碳,从而降低其Ms点温度并使奥氏体更加稳定[1]。基于碳原子可于较低温度下在马氏体和奥氏体两相中重新分配的原理,Speer最先提出了Q&P(quenchingandpartitioning)工艺,通过控制

室温下的富碳残余奥氏体的体积分数来生产超高强度级别的钢种[2-3]。Q&P工艺热处理曲线如图1所示,图中wCi,wCC和wCM分别表示合金初始碳含量(质量分数,下同)、奥氏体(或残余奥氏体)中碳含量和马氏体中碳含量。首先将钢板加热到奥氏体化

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Q&P钢,淬火温度,组织和性能,影响,金属材料

温度(TA)并保温一段时间,然后快速冷却到Ms和Mf间的淬火温度(TQ)并保温,使其产生适量的马氏体,随后再升温到分配温度(TP)并保温一段时间,以确保残余奥氏体富碳过程的完成。在Q&P工艺热处理过程中,由于碳化物的析出会消耗有用的碳,对残余奥氏体富碳是不利的。因此,有效地抑制碳化物析出是该工艺的关键

[4]

0.17C,1.40Si,1.48Mn,0.25Al,0.016P。其AC3温度为880e,Ms温度为390e,Mf温度为214e。按图1所示的工艺进行热处理,首先将钢板在加热炉中加热至910e并保温120s,为防止加热过程中试样被氧化,充入氮气进行保护;采用盐浴炉对试样进行淬火处理,试样奥氏体化后快淬至236e并保温50s,随后又升温至300e分别保温120,300,1200s进行分配处理,最后冷却至室温,所得试样编号分别为1,2和3。1.2 试验方法

将热处理后的钢板沿轧制方向采用线切割,根据GB/T228-2002加工拉伸试样,试样的标距为50mm,在MTS万能试验机上进行力学性能测试。采用日本理学公司DMAX-RB型12kW旋转阳极X射线衍射仪(XRD)测定热处理后钢中残余奥氏体含量,辐射源为铜靶,工作电压40kV,工作电流150mA,步宽0.02b、扫描速度5b#min;为避免织构的影响,选择奥氏体(200),(220),(311)三条衍射线和马氏体(200),(211)两条衍射线分别进行步进扫描,采用直接比较法计算残余奥氏体含

-1

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。传统工艺中的回

火马氏体形成时,形成的渗碳体消耗了有用的碳,并且分解了残余奥氏体。而Q&P工艺却有意去抑制铁-碳化物的析出,并且使残余奥氏体稳定而不是被分解

[5-6]

。

图1 Q&P工艺原理示意

Fig.1 SchematicillustrationoftheQ&Pprocess

量[7-8]。根据奥氏体点阵参数和碳含量关系的经验公式[9]可以计算残余奥氏体中碳含量。

aC=0.3548+0.0044wCC

奥氏体中碳质量分数,%。

采用TEM-2000FX型透 …… 此处隐藏：5135字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……