淬火-碳分配-回火(Q-P-T)工艺浅介

传统淬火-回火工艺不能满足高强度钢兼具一定韧性和廉价的要求,Speer等为在淬火钢内稳定一定量的残留奥氏体,提出淬火-碳分配(Q-P)工艺,即淬火后在一定温度保温一定时间,碳自马氏体分配至残留奥氏体、因富碳而稳定化,以保证淬火高强度钢的塑性和韧性.在O-P工艺基础上,本文作者于2007年建议一个热处理的新工艺:淬火-碳分配-回火(Q-P-T)工艺,即淬火至Ms～Mf后,除作碳分配外,还在一定温度回火一定时间,使析出复杂碳化物,以增加强化作用.Q-P-T钢含<0.5wt%C以防止脆性,含1.5wt%Si阻碍渗碳体的析出,促进碳分配,(1.0～1.5)wt%合金元素Mn(Ni)以降低Ms温度,以及少量复杂碳化物形成元素Nb和Mo.含0.48wt%C的Q-P-T钢经Q-P-T处理后显示抗拉强度为2 160 MPa,总伸长率11%;含0.2wt%C的Q-P-T钢具抗拉强度1 150 MPa,总伸长率17%;含0.1wt%C的Q-P-T钢具有抗拉强度900 MPa和较高韧性.初步设想了Q-P-T工艺的热力学和动力学,有必要作进一步研究使Q-P-T钢的成分和性能进一步优化.     

用于超高强度钢的淬火-碳分配-回火(沉淀)(Q-P-T)工艺

为进一步提高钢的强度,改造淬火-碳分配（Q—P）工艺,在超高强度钢的成分设计中加入碳化物形成元素Nb或（和）Mo,使在马氏体基体上析出碳化物,提出淬火-碳分配-回火（沉淀）（Q—P—T）工艺。将按设计超高强度钢大致成分的钢进行Q—P—T处理后,得钢的抗拉强度高达〉2000MPa,总断后伸长率〉10％。和迄今发展的各类含碳小于0．5％钢的综合力学性能相比,Q—P—T钢可能成为优异的超高强度钢。     

Q-P-T工艺对30CrMo钢组织和力学性能的影响

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和力学性能测试等研究了不同Q-P-T热处理工艺对30CrMo钢微观组织和力学性能的影响。在实验研究结果的基础上,给出了一种优化的Q-P-T热处理工艺,即:淬火温度为260℃,配分温度为400℃,配分时间为60 s。结果表明:在优化的Q-P-T热处理工艺下,30CrMo钢中的残留奥氏体最多,残留奥氏体不再以薄膜的形式而是以薄片的形式分布在马氏体之间,且残留奥氏体的体积分数约为9.5%,抗拉强度约为1425 MPa,伸长率约为13.5%,强塑积约为19237 MPa·%,其综合力学性能得到较大幅度提高。     

Q-P-T工艺中C配分对4Cr5MoSiV1Ti钢力学性能的影响

采用扫描电镜(SEM)、洛氏硬度计、电子拉伸试验机和夏比冲击摆锤等分析了 4Cr5MoSiV1Ti钢经Q-P-T(淬火+碳分配+回火)热处理后的组织性能.结果表明:当碳配分温度为400℃和碳配分时间为3 min时,试验钢的冲击韧性达到26.25 J·cm-2,碳配分时间增加到20 min和60 min,其强度和硬度均呈...     

高强韧性冷作模具钢SDC55的Q-P-T工艺及性能

研究了高强韧冷作模具钢SDC55不同淬火-碳分配-回火(Q-P-T)工艺处理后的组织和性能.使用J-Mat Pro软件辅助计算SDC55的Ms温度.利用相变仪测量材料在碳分配阶段相变情况.对Q-P-T处理之后SDC55的组织进行金相显微镜、扫描电镜研究.利用X射线衍射仪对Q-P-T处理过后的试样进行残留奥氏体测量.结果表明,试验钢经过Q-P-T处理之后与常规的淬火回火的硬度相当,韧性有所提高.经过Q-P-T处理后韧性提高的原因是由于残留奥氏体的稳定性提高.由于SDC55中含有较多的碳化物形成元素,在碳分配阶段有碳化物析出,并且由于马氏体/奥氏体的界面迁移和残留奥氏体的分解,导致经过Q-P-T处理之后残留奥氏体含量有所降低.     

将淬火—碳分配—回火(Q-P-T)及塑性成形一体化技术用于TRIP钢的创议

为改善环保,节约能源和原材料,降低车辆重量,亟需提高用于汽车件的TRIP钢强度。应用淬火—碳分配—回火(Q-P-T)工艺代替TRIP的一般热处理工艺,钢的抗拉强度已能高达2000MPa以上,断后伸长率在10%以上,但不能保证具有足够的残留奥氏体量。为此创议将Q-P-T工艺及塑性成形一体化技术用于TRIP钢,其精选工艺根据应力作用下的相变原理制定,既能达到显著提高的力学性质,如抗拉强度1500～2000MPa,断后伸长率10%～15%,适量的残留奥氏体,如约12%,还能进一步节能和改善环保。     

高强韧性热作模具钢SDH2的研究

在高温、高压强条件TH13钢通常出现早期失效,而传统的3Cr2W8V钢却表现出韧性不足,为此通过降低Cr含量、提高Mo和V含量,添加W元素来改善热作模具钢的综合性能,设计出了SDH2钢。室温和高温冲击韧度试验、回火稳定性试验和热疲劳试验表明,1100℃淬火＋600℃回火的SDH2钢室温下冲击值大于300J;回火温度从560℃升高到625℃保温18h,SDH2钢的硬度值依然大于46HRC;另外,SDH2钢具有比H13钢更优良的抗热疲劳性能。     

一种新型Q-P-T钢的工艺与组织性能

设计和研究了一种新型高铝(1.8％Al)淬火-碳分配-回火(Q-P-T)高强钢.基于JMatPro 6.0软件和约束条件碳平衡热力学(Constrained Carbon Equilibrium,CCE)模型的模拟计算结果,制定了该钢的热处理工艺,进行了盐浴热处理和力学性能实验,并通过SEM和TEM对实验钢的组织进行了观察与分析.结果表明:Q-P-T实验钢的组织主要由板条马氏体、一定数量的富碳残留奥氏体和弥散分布的碳化物组成,其中马氏体和弥散的碳化物主要提供强化,残留奥氏体则主要起到提高塑性的作用.实验钢经Q-P-T处理后获得了高抗拉强度(1260 MPa)和塑性(18％)的良好匹配且其热处理工艺容易控制,验证了高铝钢采用Q-P-T热处理的可行性.     

Mn系贝氏体/马氏体复相钢的研究及应用进展

Mn系贝氏体／马氏体复相钢因其工艺简单、性能良好和价格低廉等优点而得到了广泛的重视。本文回顾了Mn系贝氏体／马氏体复相钢近几年来在微观组织、强韧化机理、延迟断裂及疲劳性能等方面所取得的研究成果，简要介绍了Mn系贝氏体／马氏体复相钢在不同领域的应用情况与进展。     

30CrMo钢Q-P-T及深冷处理后的组织与性能

利用光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)和力学性能测试等研究了不同深冷处理工艺对经Q-P-T工艺处理后30CrMo钢组织和力学性能的影响。结果表明,30CrMo钢最佳的Q-P-T+深冷工艺为:260℃淬火温度,400℃碳配分温度、60 s碳配分时间、-100℃深冷温度、1 h深冷保温时间和一次深冷。经最优的Q-P-T+深冷工艺处理后,30CrMo钢的碳化物的平均尺寸较小,残留奥氏体含量明显增加,残留奥氏体的体积分数约为7.9%,显微硬度约为482 HV,抗拉强度约为1629 MPa,强塑积约为20525 MPa·%,伸长率约为12.6%,其综合力学性能得到了较大幅度提高。     

新型Q-P-T和传统Q-T工艺对不同C含量马氏体钢组织和力学性能的影响

对比新型淬火-分配-回火(Q-P-T)和传统淬火-回火(Q-T)处理对中、低碳钢力学性能的影响发现,在提高材料的强塑积方面Q-P-T处理远胜于Q-T处理,特别是对中碳钢的效果更为显著.在所研究的试样中,Fe-0.42C-1.46Mn-1.58Si-0.028Nb合金的强塑积经Q-P-T处理后高达31627MPa.%,且延伸率达20.3%,不仅远高于传统Q T处理的试样,而且已满足新一代先进高强度钢预测的性能.显微组织分析表明,Q-T和Q-P-T处理的差异在于残留奥氏体的量和尺寸分布以及马氏体板条的均匀程度.前者含少量(<3%)较薄的薄膜状残留奥氏体,且马氏体板条尺寸范围较宽;而后者含较多较厚的薄片状残留奥氏体,且马氏体板条尺寸分布较窄.因此Q-P-T处理的先进高强度钢具有承受较强的塑性变形和阻止微裂纹扩展的能力.     

热作模具钢1.2367的性能研究

研究德国牌号1.2367热作模具钢的力学性能.利用Gleeble-3500热模拟试验机,在620℃对1.2367钢进行高温抗压试验.根据Uddeholm自约束法进行热疲劳试验,比较试验材料裂纹形貌和损伤因子.试验结果表明:在具有较高硬度的情况下,1.2367钢的热稳定性和冲击韧性均优于H13钢;与传统高热强性热作模具钢3Cr2W8V相比,1.2367钢具有高的抗压性能和良好的热疲劳抗力.     

30CrMnSiNi2A热处理工艺的优化研究

采用正交实验方法,考察了淬火加热温度、淬火等温温度、等温时间和回火温度四个因素的变化对低合金超高强度钢30CrMnSiNi2力学性能的影响,得出了优化的热处理工艺方案。结果表明,通过马氏体区等温淬火,得到马氏体 下贝氏体 少量残余奥氏体的复合组织,使得强度和韧性得到良好的配合。     

残余奥氏体增强低碳Q-P-T钢塑性的新效应

低碳Fe-0.25C-1.48Mn-1.20Si-1.51Ni-0.05Nb(质量分数,%)钢通过新型Q-P-T工艺处理后获得高的抗拉强度和良好延伸率的综合性能.对该低碳Q-P-T钢在拉伸过程中残余奥氏体含量的XRD测定和形变孪晶马氏体的TEM观测,证明了相变诱发塑性(TRIP)效应的存在.基于形变过程中马氏体和残余奥氏体中的平均位错密度测定和TEM的观察,验证了在中碳钢中最新发现的残余奥氏体吸收位错(DARA)新效应在低碳钢中同样存在,由此提出了DARA效应产生的条件,阐明了残余奥氏体增强高强度钢塑性的机制.     

经新型Q-P-T工艺处理后Q235钢的组织与性能

研究了最低屈服强度为235 MPa的Q235钢经新型淬火-分配-回火(Q-P-T)工艺处理后的力学性能和焊接性能.结果表明,经Q-P-T处理后的Q235钢(QPT235钢)强度得到了大幅度的提升:屈服强度和抗拉强度分别达到435和615 MPa.采用相同焊料和焊接工艺,QPT235钢焊接接头的力学性能比Q235钢显著提高,前者的抗拉强度约为532 MPa,延伸率约为16.7%,而后者的抗拉强度约为414 MPa,延伸率约为12.4%.显微组织观察揭示了QPT235钢性能改善的原因:QPT235钢焊接热影响区中铁素体晶粒和珠光体层片显著细化,并避免了魏氏组织的大量出现;在QPT235钢的母材和热影响区中均存在硬相马氏体、贝氏体和软相残留奥氏体的复合组织,取代了Q235钢中部分的铁素体和珠光体.     

淬火-碳分配-回火钢的低温组织和性能

Fe-0.25C-1.5Mn-1.2Si-1.5Ni-0.05Nb(质量分数,%)钢通过淬火-碳分配-回火(Q-P-T)工艺抗拉强度可达1250 MPa以上兼具良好塑性(大于17%),显微组织为位错型板条马氏体、微合金碳化物和薄片状残留奥氏体。通过低温拉伸试验分析了Q-P-T钢在-85～25℃下的力学性能并采用透射电镜观察了试样在25℃和-85℃时拉伸前后的显微组织。结果表明,Q-P-T钢在-70～25℃时显示了良好的低温力学性能,仅当拉伸温度低于-70℃时试样塑性开始出现大幅下降;残留奥氏体在未变形前具有良好的低温稳定性,但在变形过程中会发生马氏体相变,产生相变诱发塑性(TRIP)效应,这是Q-P-T钢具有高强度和良好塑性的主要原因。     

新型支承辊材料及其热处理工艺研究

研制了新型支承辊用４ｃｒ－Ｎｉ－Ｍｏ－Ｖ钢,测定了该钢的ＣＣＴ曲线。试验结果表明,该钢具有良好的的淬透性、抗回火稳定性,并给出阳佳的热处理工艺。     

Q-P-T工艺对ZG26SiMnMoV钢组织和性能的影响

利用Q-P-T和Q-P工艺对ZG26Si Mn Mo V钢进行热处理,考察了ZG26Si Mn Mo V钢处理后的显微组织和力学性能。结果表明,ZG26Si Mn Mo V钢Q-P-T处理后的强度、硬度和显微组织都明显优于Q-P工艺,但塑性和韧性没有明显提高。在淬火介质温度40℃,碳分配温度为400℃,分配时间40 s的情况下,强度达到1100 MPa以上,硬度450 HB,伸长率接近10%,冲击吸收能量达到25 J。碳分配时间的延长在一定范围内将有利于塑性和韧性的提高。     

40CrMnSiMoVA钢准贝氏体的疲劳性能

本文研究了飞机起落架用超高强度40CrMnSiMoVA钢的显微组织、强韧性和疲劳性能,结果表明,该钢经300℃等温1h淬火可获得由贝氏体铁素体板条与条间或条内的残余奥氏体薄膜所组成的准贝民体组织。与马氏体区等温淬火马氏体组织相比,准贝氏体具有更佳的强塑性,并具有缺口敏感性低,形变强化能力强,疲劳强度高,应变疲劳和冲击疲劳寿命长,裂纹扩展速率慢以及超载延寿效应明显等优点。     

硬质纳米复合薄膜的热稳定性、抗氧化性与韧性

综述了纳米复合薄膜的硬度增强特性和热稳定性、在高温条件下(≥1 000℃)的抗氧化性和热稳定性、在X射线下呈非晶态的薄膜在高温条件下的热稳定性、以及具有高韧性新型硬质纳米复合薄膜的相关性能。这些新型高韧性硬质纳米复合薄膜具有较低的等效弹性模量E*(H/E*0.1),高弹性恢复系数(We≥60%),优异的摩擦学性能,以及良好的抗断裂能力。等效弹性模量E*=E(1-ν2),E为弹性模量,ν为泊松比。