添加Al、Cu對40CrNi3MoV鋼組織和力學(xué)性能的影響

梁恩溥， 徐 樂， 楊 勇， 王毛球

(1. 鋼鐵研究總院有限公司 特殊鋼研究院， 北京 100081; 2. 重慶長安望江工業(yè)集團(tuán)有限公司， 重慶 404135)

40CrNi3MoV鋼是典型的壓力容器用鋼，經(jīng)淬火和高溫回火后，具有較高的強(qiáng)度和優(yōu)良的韌性，被廣泛應(yīng)用于制造壓力容器等大型鍛件上[1-2]。隨著其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Τ袎耗芰σ蟮牟粩嗵岣撸瑢Σ牧系牧W(xué)性能也提出了更高的要求；同時考慮到大型高壓容器對減重的需求日益突出，因此迫切需要研究更高強(qiáng)度級別的新型壓力容器用鋼[3]。

目前，40CrNi3MoV鋼的主要強(qiáng)化手段是通過提高合金元素Mo的含量，以增加碳化物析出量來強(qiáng)化，通過這樣的方式使40CrNi3MoV鋼的抗拉強(qiáng)度達(dá)到1500 MPa級，屈服強(qiáng)度達(dá)到1350 MPa級[4-5]，碳化物析出雖然提高了強(qiáng)度，但對淬火溫度要求較高，同時也增加了加工難度。為了進(jìn)一步提高壓力容器用鋼的強(qiáng)度，同時考慮到材料工藝性等問題，需要引入其他強(qiáng)化相。近些年有相關(guān)研究[6]報道了鋼中析出的金屬間化合物NiAl相和Cu單質(zhì)相可以有效提高鋼的強(qiáng)度。Millán等[7]研發(fā)的Fe-Mn-Ni-Al型超高強(qiáng)度合金鋼，通過向鋼中加入適量的Mn和Al后可以將鋼中的Ni含量降至5%以下，制備出新一代的NiAl析出強(qiáng)化超高強(qiáng)韌鋼。杜瑜賓等[8]在HSLA鋼中添加一定量的Cu后，明顯地提升了鋼的強(qiáng)度。同時，Kapoor等[9]研發(fā)的Cu-Ni-Mn-Al基超高強(qiáng)低碳合金鋼中，通過Cu和NiAl的復(fù)合析出強(qiáng)化，也獲得了最高1600 MPa的屈服強(qiáng)度。

目前對NiAl-Cu相的析出強(qiáng)化研究多集中在低碳鋼，尤其對碳含量≤0.2%的鋼研究較為普遍，但對中碳鋼中的NiAl-Cu相析出特征及其相應(yīng)的強(qiáng)化效果缺少研究。……