70Si3MnCrMo鋼中貝氏體及其回火穩(wěn)定性

70Si3MnA鋼是一種常規(guī)彈簧鋼，通常情況下其屈服強度為1670MPa，抗拉強度為1880MPa，斷面收縮率為36%，沖擊韌性為21J/cm2。由于鋼中加入鉻、鉬可有效地提高鋼的強度和淬透性，所以在70Si3MnA鋼的基礎(chǔ)上加入少量鉬和鉻，設(shè)計了一種新型高碳高硅鋼，通過等溫和連續(xù)冷卻兩種貝氏體相變熱處理獲得無碳化物貝氏體組織。另外，合適的回火工藝可以釋放鋼中的殘余應(yīng)力，穩(wěn)定鋼中的殘余奧氏體組織，提高鋼的韌性。本項工作就是研究了不同回火溫度對經(jīng)等溫和連續(xù)冷卻貝氏體相變兩種熱處理工藝處理后組織與性能的影響，優(yōu)化最佳回火溫度，指導(dǎo)這種新型貝氏體鋼的實際應(yīng)用。

試驗鋼用真空感應(yīng)爐冶煉，澆鑄成40kg的鑄錠，然后鍛造成斷面尺寸為40mm×85mm的坯料，其化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）為：C0.69，Si2.54，Mn0.62，Cr0.59，Mo0.15，S0.008，P0.006，F(xiàn)e余量。

利用DIL805L型膨脹儀測試試驗鋼的相變點AC1和AC3。利用Gleeble-3500熱力學(xué)模擬試驗機測試試驗鋼的Ms點和等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)曲線。根據(jù)這些動力學(xué)試驗測試和分析，將試驗鋼的奧氏體化溫度定為900℃，保溫1h。等溫貝氏體相變熱處理的淬火工藝為250℃等溫4h。由于貝氏體相變動力學(xué)試驗測得250℃等溫的孕育期為27min，所以連續(xù)冷卻貝氏體相變熱處理的淬火工藝為先250℃等溫30min，然后以10℃/h的冷卻速度冷卻至200℃。等溫貝氏體相變熱處理后，試樣的回火工藝分別為200、250、300、350℃等溫1h，連續(xù)冷卻貝氏體相變熱處理后，試樣的回火工藝分別為200、300、400℃等溫1h。

利用拉伸和沖擊試驗研究試驗鋼的力學(xué)性能，利用XRD、SEM和TEM等方法對試驗鋼進行了相組成分析和微觀組織形貌觀察。研究結(jié)果表明：

（1）試驗鋼經(jīng)等溫貝氏體相變，其最佳綜合力學(xué)性能出現(xiàn)在200℃回火，強塑積達到26.4GPa?%。經(jīng)連續(xù)冷卻貝氏體相變，其最佳綜合力學(xué)性能出現(xiàn)在300℃回火，強塑積達到28.6GPa?%。

（2）回火溫度較低的情況下，熱處理后的組織為由貝氏體鐵素體和殘余奧氏體組成的無碳化物貝氏體組織，這種無碳化物貝氏體由超細貝氏體鐵素體板條而獲得超高強度，由一定量的高碳殘余奧氏體來保證較高的塑性和韌性。

（3）試驗鋼經(jīng)連續(xù)冷卻貝氏體相變，其貝氏體鐵素體板條中出現(xiàn)了超細亞單元，并且殘余奧氏體呈薄膜狀和小塊狀兩種形態(tài)分布于貝氏體鐵素體板條之間，這兩種殘余奧氏體的穩(wěn)定性不同。