中锰马氏体NM500钢奥氏体晶粒长大行为

中锰马氏体耐磨钢是一种新型的低成本高性能耐磨钢,揭示钢中奥氏体晶粒长大行为,并建立精确的预测模型,对其组织和性能的调控至关重要。利用Gleeble-3500型热模拟试验机、金相显微镜和透射电子显微镜等设备,系统研究了中锰马氏体NM500钢在不同加热温度和保温时间下的奥氏体晶粒长大行为,探讨了微合金第二相对奥氏体晶粒长大行为的影响。研究结果表明,加热温度对试验钢中奥氏体晶粒长大的影响明显大于保温时间,且试验钢中奥氏体晶粒长大行为受基体中V(C,N)粒子析出行为的影响,其可分为两个阶段。当加热温度小于950℃时,试验钢中存在大量未溶的纳米级球状和短棒状V(C,N)粒子,能够有效地钉扎奥氏体晶界,奥氏体晶粒长大缓慢;但当加热温度不低于950℃时,试验钢中V(C,N)粒子大量溶解和粗化。其中,加热温度为950℃、保温时间为60 min时,试验钢中V(C,N)粒子的体积分数仅为0.041%,平均粒径增大至45.78 nm。其对奥氏体晶粒的钉扎作用显著减低,且随着温度升高,原子扩散速度加快,奥氏体晶粒快速长大。基于Beck模型,建立了试验钢中奥氏体晶粒等温长大动力学模型,计算得到低温及高温阶段试验钢中奥氏体晶粒长大表观激活能分别为66.561 kg/mol和170.416 kJ/mol,且奥氏体晶粒的理论计算值与实测结果吻合较好。

终轧温度对中锰马氏体NM500钢再加热后组织性能的影响

中锰马氏体耐磨钢具有低成本、高强度、高硬度和高耐磨性等特点,在煤炭采运、水泥搅拌和轨道交通等领域具有广阔的应用前景。利用金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等设备,以中锰马氏体NM500钢为研究对象,研究了终轧温度对其热处理后组织和力学性能的影响。研究结果表明,与热轧态试样相比,经850℃保温1 h热处理后,试验钢的原始奥氏体晶粒明显细化,相变后的马氏体组织更加细小,低温冲击韧性大幅提升,且较低的终轧温度使得基体中缺陷密度增加,V(C,N)的数量增大,粒径减小,更有利于再加热过程中奥氏体晶粒的细化。当终轧温度由900℃降低至700℃时,经再加热后,试验钢的原始奥氏体晶粒尺寸由10.50μm细化至5.02μm,马氏体的板条块尺寸由1.37μm减小至1.06μm,位错密度由1.05×10^(15)m^(-2)增加至1.51×10^(15)m^(-2)。马氏体多级组织的细化以及位错密度的增加,显著提升了细晶强化增量和位错强化增量,使得试验钢的抗拉强度、屈服强度和硬度分别增加至1 860 MPa、1 084 MPa和540HB。同时,组织的细化使得基体中大角度晶界密度增加,裂纹扩展的阻碍增多,冲击断口上的韧窝增多且尺寸增大,韧性提升,-40℃下的冲击吸收能量达到25.5 J。