冷卻速度對超高強馬氏體鋼的馬氏體相變起始溫度和硬度的影響

李春輝， 李曉源， 尉文超， 王毛球， 吳 潤

(1. 武漢科技大學 材料與冶金學院， 湖北 武漢 430081;2. 鋼鐵研究總院有限公司 特殊鋼研究院， 北京 100081)

超高強度馬氏體鋼因其較高的強度、良好的屈強比和耐磨性而被廣泛應用于汽車和機械工業。馬氏體鋼的設計，往往涉及到馬氏體相變起始溫度(Ms點溫度)以及硬度的確定[1]。

淬火冷卻速度是形成馬氏體的關鍵因素[2]。Anell等[3]在研究淬火冷卻速度對Fe-C合金馬氏體相變的影響時指出：對于所有普碳鋼和低合金鋼，Ms點溫度是隨淬火冷卻速度的增加而增加的。但高秋志等[4]和寧保群等[5]在研究淬火冷卻速度對T91鋼馬氏體轉變時的影響卻發現，當淬火冷卻速度較低時，Ms點溫度隨冷卻速度的增大而降低。Zheng等[6]在研究冷卻速度對Cr-Mo鋼的影響時，認為馬氏體鋼的硬度是隨著冷卻速度的增加而增加的。相反，Qiang等[7]在研究時卻發現，當冷卻速度超過生成全馬氏體鋼的臨界冷卻速度以后，進一步提高冷卻速度會降低試驗鋼的硬度。

綜上，淬火冷卻速度對鋼中馬氏體相變點及力學性能有著重要的影響。但是關于不同淬火冷卻速度對Ms點溫度和硬度的影響還存在一些爭議。因此，本文以超高強馬氏體鋼為研究對象，通過測試其熱膨脹曲線對位錯密度以及有效晶粒尺寸進行研究、對比，闡明不同冷卻速度下試驗鋼的Ms點溫度和硬度的變化規律，為通過淬火工藝開發和優化馬氏體鋼提供數據及理論支持。

1 試驗材料與方法

試驗材料為 15 mm厚的熱軋鋼板，其化學成分(質量分數，%)為0.3C、1.5Mn、0.30Mo、0.07Ti、0.010P、0.002S，余量Fe。……