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回火溫度對一種Fe-Cr-Ni-Mo高強鋼碳化物及其力學性能的影響
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2015-05-15
本工作選用一種Fe-Cr-Ni-Mo高強度合金鋼作為研究對象，在較寬的回火溫度范圍內（400～650℃），研究了碳化物的變化及其對高強鋼強韌性的影響，從而達到通過調整回火制度來控制碳化物類型和數量，最終實現改善高強鋼強韌性的目的。
???高強鋼具有強度高、成形性好以及一定的可焊性等優點，被廣泛應用于諸如電力、石油和化工等各個工業領域。近年來許多科研人員致力于改善高強鋼的強韌性，在保證高強度的基礎上提高其沖擊韌性。通常采用的技術手段包括調整鋼的化學成分、改變加工工藝和熱處理工藝等。事實上，高強鋼的強韌性還與析出的碳化物緊密聯系。由于淬火+回火處理是一種常用的獲得高強鋼的熱處理工藝，而在回火處理過程中，高強鋼中將析出大量碳化物，并且不同溫度回火處理后，鋼中析出的碳化物不同，因此通過優化回火工藝控制鋼中碳化物的析出對改善高強鋼的強韌性具有重要意義。
本工作選用一種Fe-Cr-Ni-Mo高強度合金鋼作為研究對象，在較寬的回火溫度范圍內（400～650℃），研究了碳化物的變化及其對高強鋼強韌性的影響，從而達到通過調整回火制度來控制碳化物類型和數量，最終實現改善高強鋼強韌性的目的。
實驗用鋼是一種Fe-Cr-Ni-Mo高強鋼，其名義成分（質量分數，%）為：C0.35，Ni2.00，Cr1.60，Mo0.60，Mn0.60，Si0.20，V0.14，雜質元素S和P的含量均為0.006，余量為Fe。實驗鋼采用真空感應爐冶煉，真空澆鑄后得到25kg的鑄錠。將鑄錠在1150℃保溫1h，然后鍛造成35mm厚的鍛坯；最后熱軋成12mm厚的板材，熱軋溫度為1100℃。
熱處理工藝采用正火+淬火+回火處理，選定正火和淬火溫度均為860℃，前者保溫1h后空冷處理，而后者保溫40min后采用油淬處理。回火處理時間為2h，選取的回火溫度范圍為400～650℃，每隔50℃選取一個實驗溫度，回火后采用水冷處理。熱處理后的板材加工成標準的Charpy-V型缺口沖擊試樣和棒狀拉伸試樣，取樣方向均為平行于軋制方向。沖擊實驗在RKP?450沖擊試驗機上進行，主要考察試驗鋼的低溫（選取-50℃）沖擊韌性，室溫拉伸實驗在AK-1000KNG拉伸機上進行。利用TEM觀察高強鋼中碳化物的形貌及分布，并用三維原子探針（3DAP）分析了碳化物的成分。
????研究結果表明：回火溫度較低（400℃）時，鋼中析出M3C合金滲碳體及M7C3合金碳化物，M為Fe、Cr和Mn的組合，其中M3C長度約為1μm，而M7C3尺寸較小，小于200nm；回火溫度較高時（500和600℃），碳化物析出數量增加，但M3C合金滲碳體尺寸變小，數量減少甚至不出現，同時析出尺寸較小的M2C和M6C（小于200nm）；繼續提高回火溫度（650℃），除M2C外還出現MC型碳化物，其尺寸小于100nm，析出數量減少。合金碳化物M2C、M6C和MC的合金元素主要以V、Cr和Mo為主。高強鋼的強度隨回火溫度的升高而下降，但在500～600℃回火溫度區間，由于碳化物析出會引起二次硬化效果，強度下降不明顯，因此實驗鋼在530～600℃內回火后可獲得較好的強韌性配合。
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