Q-P工藝下超高強度300M鋼的單軸拉伸規律研究

馬少海， 厲 勇， 王春旭， 黃順喆， 韓 順， 劉憲民

(鋼鐵研究總院特殊鋼研究所，北京100081)

本世紀初，Speer等［1，2］提出了一種淬火-碳分配(Q-P)的熱處理新工藝，該工藝先將鋼淬火至馬氏體轉變開始溫度(Ms)和馬氏體轉變結束溫度(Mf)之間，隨后在該溫度下(一步法)或在Ms溫度以上(兩步法)保溫，使鋼中殘余奧氏體富碳并在隨后的冷卻過程中保持穩定［3］，從而淬火鋼中既有馬氏體基體以提高強度，又有適量的殘余奧氏體提高塑性和韌性。文獻［4］表明Q-P(-T)鋼(M+A)以及貝氏體/馬氏體復合鋼(B+M)，從圖中可以看出，Q-P(-T)鋼具有高強度和優良的塑韌性，綜合力學性能優于雙相鋼、TRIP鋼、馬氏體鋼等。為此，QP工藝獲得了較大發展，徐祖耀［5］、戎詠華［6］等研究表明:Q-P工藝后再進行回火處理可保證鋼獲得高韌性的同時保持高的強度和強塑積。由于C的擴散率較高，配分溫度對C擴散的影響不大，但較低的溫度會導致奧氏體析出碳化物進而造成C含量的降低，較高的溫度導致奧氏體可能分解成貝氏體，使奧氏體減少，因此采用兩步法，選擇合適的配分溫度，從而保證獲得較高含量的殘余奧氏體。

300M鋼是典型的低合金超高強度鋼，合金元素含量少，成本低，廣泛用于制造飛機大梁、起落架構件、發動機軸、高強度螺栓、固體火箭發動機殼體和化工高壓容器等［5］。該鋼中C含量為0.4%左右，Si含量約為1.6%，并有Cr，Mo，V等碳化物形成元素，經傳統淬火-回火熱處理后，其強度可達到2000MPa以上，但塑韌性偏低。本研究將Q-P工藝應用于300M鋼，通過單軸拉伸實驗得到Q-P工藝下300M鋼的力學性能，對拉伸各階段的能量變化進行分析，采用TEM、SEM和XRD等方法，分析Q-P工藝下300M鋼組織的演變，為探索提高超高強度鋼塑韌性的方法上提供參考。……