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貝氏體微合金化高強(qiáng)度鍛造鋼化學(xué)成分力學(xué)性能
微合金化乃另一提高力學(xué)性能的可行方法。微合金元素如V、Nb、Ti經(jīng)常用于控制晶粒尺寸和沉淀硬化強(qiáng)度或兩者之一。眾所周知，加V微合金化乃鐵素體一珠光體鋼沉淀硬化之有效手段。為增加韌性，添加少量Ti可達(dá)充分控制奧氏體晶粒尺寸的目的。奧氏體晶粒之生長(zhǎng)亦可通過Nb之再結(jié)晶阻滯效應(yīng)而得到抑制。
此外，貝氏體鋼為提高力學(xué)性能提供了重要機(jī)會(huì)。這些鋼可能包含不同的顯微組織，如貝氏體(或針狀鐵素體)、晶間碳化物、多邊形鐵素體、殘留奧氏體、馬氏體和沉淀的細(xì)小碳氮化合物。上述這些組織均可通過合金化或加工得到。如Ti、Nb、Mn、Cr、Mo~DB等合金元素均可加入鋼中以增加淬硬性和改善貝氏體／馬氏體的顯微組織。日本學(xué)者Katsumata等人曾嘗試在低碳(0．06％～0．18％)貝氏體馬氏體鋼內(nèi)加入合金元素CrB和Mo提高其韌性。這項(xiàng)研究表明：一定含碳量的貝氏體鋼可以達(dá)到比普通鐵素體一珠光體鋼更高的強(qiáng)度水平．而含碳量較低的鋼亦可在保持同等強(qiáng)度水平的同時(shí)，獲得較高的韌性。此外．亦可通過改變工藝而不加入昂貴的合金元素。Gonzalez等人提出產(chǎn)生多邊形鐵素體和貝氏體顯微組織的兩步冷卻工藝。此工藝包括第一步緩冷形成多邊形鐵素體和第二步快冷形成二次貝氏體一馬氏體相。此工藝有助于獲得和比較昂貴的含Cr淬火一回火鋼同樣的性能，惟鍛造溫度(920。C)和退火溫度(420。C)較低。
“準(zhǔn)貝氏體”這一概念國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行了大量研究。典型準(zhǔn)貝氏體耐磨鋼的成分見:
C≤0.21
P≤0.02
S≤0.01
Si≤1.2
Mn≤1.3
Nb、Ti、V適量
通過研究表明，準(zhǔn)貝氏體鋼的組織由貝氏體鐵素體和殘余奧氏體組成，具有較高的強(qiáng)度和韌性，而碳化物的存在，嚴(yán)重影響了鋼的性能。在準(zhǔn)貝氏體鋼中加入Si、Al等合金元素，能有效阻止碳化物的出現(xiàn)。準(zhǔn)貝氏體組織中的殘余奧氏體是碳的過飽和固溶體，磨損時(shí)在外力作用下部分殘余奧氏體發(fā)生誘發(fā)馬氏體相變，形成高碳馬氏體，形成硬質(zhì)點(diǎn)。準(zhǔn)貝氏體類似于低碳馬氏體，具有良好的強(qiáng)韌性和較高的破斷抗力，硬質(zhì)點(diǎn)耐磨，基體破斷抗力高，磨粒不易斷裂和脫落，使耐磨性提高。
在典型貝氏體鋼的成分基礎(chǔ)上加入阻止碳化物析出的元素Si，開發(fā)出以貝氏體鐵素體和殘余奧氏體組成的準(zhǔn)貝氏體組織的高強(qiáng)耐磨鋼，并對(duì)其相關(guān)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，在適當(dāng)?shù)墓に囅落摪蹇色@得最佳的綜合性能，具有良好的強(qiáng)韌性、耐磨性和焊接性。
熱軋、低溫回火和熱軋、正火、低溫回火及軋態(tài)不同溫度回火工藝對(duì)新型HB400級(jí)高強(qiáng)度準(zhǔn)貝氏體耐磨鋼板的組織和力學(xué)性能及耐磨性能的影響。結(jié)果表明，該鋼板具有良好的強(qiáng)韌性及耐磨性能，低溫回火可以改善耐磨鋼板的韌性，新型耐磨鋼板具有較強(qiáng)的回火抗力。用準(zhǔn)貝氏體鋼生產(chǎn)高強(qiáng)度耐磨板具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本低廉等特點(diǎn)。
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