奧氏體化溫度對貝氏體鋼等溫轉變及力學性能的影響

王云龍， 余 偉， 張 昳， 史佳新， 李明輝

(北京科技大學 工程技術研究院， 北京 100083)

貝氏體鋼因其高強度和高斷裂韌性而受到廣泛關注。快速制備具有貝氏體組織的大塊鋼一直是研究的重點和難點。影響貝氏體轉變動力學的因素有很多，包括化學成分、相變溫度、應力以及奧氏體變形、奧氏體化溫度等[1-7]。合金元素如Cr、Ni、Si、Mn、Mo、Al等都能降低貝氏體轉變的起始溫度，Co、Al可加速貝氏體相變，Ni原子因對溶質的拖曳效應而起到抑制貝氏體相變的作用[8-9]。Girault等[10]認為貝氏體相變動力學取決于相變溫度。轉變溫度越低，過冷度越大，驅動力較大，但溫度越低，碳的擴散就越困難，即貝氏體相變動力學曲線呈S型[11]。Hase等[12]的研究表明在貝氏體相變時施加200 MPa壓應力會導致Bs點升高并使相變加速，但相變后貝氏體板條束相對增厚。Shipway等[13]通過在貝氏體轉變前施加20～80 MPa的小應力3～5 s來加速貝氏體相變。奧氏體晶界是相變形核的位置之一，奧氏體化溫度對母相奧氏體的晶粒大小、組織結構、奧氏體中合金元素分布均勻性等產生重要影響，直接影響到過冷奧氏體相變動力及相變組織。奧氏體化溫度對貝氏體轉變的影響存在一些爭議，Lan等[14]認為奧氏體晶粒尺寸降低則貝氏體相變速率升高，然而Lee和Park等[15]認為細的奧氏體晶粒結構會阻礙貝氏體的長大。因此，針對含Co、Al的中碳硅錳貝氏體鋼，探索奧氏體晶粒尺寸對相變速率和組織性能的影響規律，可為研究與開發制備納米貝氏體鋼及其熱處理工藝提供一定的理論指導和參考。……