淬火分配工艺对60Si2Mn弹簧钢显微组织和力学性能的影响

对60Si2Mn弹簧钢进行了不同淬火温度(140,160,180℃)的淬火分配(Q&P)处理,研究Q&P处理后该钢的显微组织和力学性能,并与传统淬火+回火(Q&T)工艺处理后的进行对比。结果表明:经Q&P处理后,60Si2Mn弹簧钢的显微组织均为残余奥氏体和马氏体,残余奥氏体的体积分数均大于12%,而经Q&T处理后的显微组织主要为回火屈氏体/回火索氏体;随着淬火温度的升高,Q&P处理后该钢的强度、硬度降低,断后伸长率、冲击功、强塑积增大,并且均明显高于Q&T处理后的;在变形过程中残余奥氏体相变诱导塑性效应导致Q&P处理后弹簧钢的综合性能优于Q&T处理后的。

淬火-分配-回火工艺和多循环淬火-分配-回火工艺

综述了由徐祖耀院士提出的淬火-分配-回火(Q-P-T)新工艺的背景和发展现状。总结了先进Q-P-T钢从超高强度到高强塑性的发展,重点论述了在形变中残留奥氏体增强超高强度钢的塑性的微观机制。鉴于单循环Q-P-T工艺对大尺寸工件和不同尺寸热轧板(或H型钢)处理的局限性,提出了多循环淬火-分配-回火(MQ-P-T)工艺及其在冶金行业热轧板(或H型钢)的工程应用。最后列举了MQ-P-T工艺在机械行业的应用实例。

基于淬火碳分配工艺研究的概述

研究证明,经淬火碳分配工艺处理后的钢可获得优异的强度和塑韧性等综合力学性能,其室温组织由贫碳的马氏体和富碳的残余奥氏体组成,马氏体组织保证了钢的强度,而残留奥氏体提高了钢的塑性。文章对近年来淬火-碳分配工艺的研究进展做了概述,并对该工艺未来的发展趋势做了展望。

相变塑性锚杆材料淬火-碳分配-回火热处理工艺研究

研究了可用做超高强度锚杆材料的低碳Si-Mn系TRIP钢的Q-P-T热处理的力学性能,结果表明:经Q-P-T得到的显微组织主要是具有高位错密度的细条状马氏体和10%～15%的残留奥氏体,马氏体上析出了细小共格复杂碳化物。在延伸率≥17.3%的条件下,最佳综合性能σb×σs为1 874 520 MPa,其中抗拉强度σb=1 640 MPa。

热冲压高强钢B1500HS的淬火-碳分配试验研究

为克服现行热冲压制件塑性较差的缺点,研究将淬火-碳分配(Quenching-Partitioning)工艺与热冲压工艺结合的可行性。通过热冲压高强钢B1500HS的全马氏体转变、Q&P一步法和Q&P两步法的热模拟试验、拉伸试验、显微组织观察等方法,研究了不同Q&P热处理工艺参数对材料性能的影响。结果表明,在合适的工艺参数下,Q&P一步法能获得恰当的马氏体和残留奥氏体组织,在基本保证热冲压制件超高强度的同时有效提高其伸长率,从而提升制件的综合力学性能。试验结果显示,与代表现行热冲压工艺的全马氏体转变相比,Q&P一步法提高强塑积约24%。

淬火-碳分配-回火钢的低温组织和性能

Fe-0.25C-1.5Mn-1.2Si-1.5Ni-0.05Nb(质量分数,%)钢通过淬火-碳分配-回火(Q-P-T)工艺抗拉强度可达1250 MPa以上兼具良好塑性(大于17%),显微组织为位错型板条马氏体、微合金碳化物和薄片状残留奥氏体。通过低温拉伸试验分析了Q-P-T钢在-85～25℃下的力学性能并采用透射电镜观察了试样在25℃和-85℃时拉伸前后的显微组织。结果表明,Q-P-T钢在-70～25℃时显示了良好的低温力学性能,仅当拉伸温度低于-70℃时试样塑性开始出现大幅下降;残留奥氏体在未变形前具有良好的低温稳定性,但在变形过程中会发生马氏体相变,产生相变诱发塑性(TRIP)效应,这是Q-P-T钢具有高强度和良好塑性的主要原因。

将淬火—碳分配—回火(Q-P-T)及塑性成形一体化技术用于TRIP钢的创议

为改善环保,节约能源和原材料,降低车辆重量,亟需提高用于汽车件的TRIP钢强度。应用淬火—碳分配—回火(Q-P-T)工艺代替TRIP的一般热处理工艺,钢的抗拉强度已能高达2000MPa以上,断后伸长率在10%以上,但不能保证具有足够的残留奥氏体量。为此创议将Q-P-T工艺及塑性成形一体化技术用于TRIP钢,其精选工艺根据应力作用下的相变原理制定,既能达到显著提高的力学性质,如抗拉强度1500～2000MPa,断后伸长率10%～15%,适量的残留奥氏体,如约12%,还能进一步节能和改善环保。

残奥稳定性及形态对淬火和分配处理钢的氢脆敏感性影响

研究了残余奥氏体（RA）稳定性及形态对高强钢氢脆（HE）敏感性的影响，高强钢经过三种不同的热处理工艺：两相区退火淬火和分配工艺（IAQP），淬火和分配工艺（QP），淬火和回火工艺（QT）。经IAQP热处理后，RA形态以块状和薄膜状共存的形式存在，而经QP和QT热处理后，RA仅有薄膜状的形态。在QT钢热处理过程中没有马氏体相变转变发生，而在QP和IAQP热处理同一温度范围内都发生了马氏体转变。结果显示，氢脆敏感性按如下顺序依次增加：QT，QP，IAQP。尽管QT钢强度级别很高、氢扩散速率很快，但是QT钢在一定程度上还是受氢脆影响的，这表明在相变过程中亚稳态的RA转变成马氏体对氢脆阻力是不利的。QP热处理钢比IAQP热处理钢对氢脆阻力更有优势，这主要是归因于残奥形态的作用，在IAQP热处理钢的块状残奥中萌生了大量的氢致裂纹（HIC），然而，在QP热处理钢中仅发现了些孤立的孔隙，因此，可以推断薄膜状的残奥要比块状的残余奥氏体更不易受氢脆敏感性的影响。

残奥稳定性及形态对淬火和分配处理钢的氢脆敏感性影响

研究了残余奥氏体（RA）稳定性及形态对高强钢氢脆（HE）敏感性的影响，高强钢经过三种不同的热处理工艺：两相区退火淬火和分配工艺（IAQP），淬火和分配工艺（QP），淬火和回火工艺（QT）。经IAQP热处理后，RA形态以块状和薄膜状共存的形式存在，而经QP和QT热处理后，RA仅有薄膜状的形态。在QT钢热处理过程中没有马氏体相变转变发生，而在QP和IAQP热处理同一温度范围内都发生了马氏体转变。结果显示，氢脆敏感性按如下顺序依次增加：QT，QP，IAQP。尽管QT钢强度级别很高、氢扩散速率很快，但是QT钢在一定程度上还是受氢脆影响的，这表明在相变过程中亚稳态的RA转变成马氏体对氢脆阻力是不利的。QP热处理钢比IAQP热处理钢对氢脆阻力更有优势，这主要是归因于残奥形态的作用，在IAQP热处理钢的块状残奥中萌生了大量的氢致裂纹（HIC），然而，在QP热处理钢中仅发现了些孤立的孔隙，因此，可以推断薄膜状的残奥要比块状的残余奥氏体更不易受氢脆敏感性的影响。

淬火-配分马氏体钢的组织特征

淬火-配分(Quenching and Partitioning,简称Q&P)工艺是针对马氏体钢提出的热处理新工艺。利用Q&P工艺处理40Si2Ni2钢,并通过扫描电镜观察其微观组织特征。结果表明,与传统淬火+回火工艺得到的组织不同,Q&P组织为低碳(回火态)和高碳马氏体(淬火态)共存,其中高碳马氏体呈现为有规则几何形状、边界清晰、无析出物析出的块状组织,淬火温度(QT)对高碳马氏体(淬火态)量有影响。

Q-P-T工艺对20SiMn2MoV钢组织与性能的影响

采用Q-P-T工艺对20SiMn2MoV钢进行热处理，利用扫描电镜、透射电镜研究其微观组织，使用XRD分析残留奥氏体的含量，并通过拉伸试验、冲击试验研究了Q-P-T工艺对钢力学性能的影响。结果表明，20SiMn2MoV钢经Q-P-T处理获得了板条马氏体＋残留奥氏体＋弥散析出碳化物的组织，残留奥氏体含量为4％～7％。淬火介质温度越高，残留奥氏体含量越高，钢的塑性、冲击韧性越好。碳分配时间应适中，过短则奥氏体稳定化不够，过长则发生碳化物析出及残留奥氏体分解。当淬火介质温度为90℃，碳分配60s时，钢的抗拉强度为1344MPa，伸长率达18．8％，强塑积为25267MPa·％，具有优良的强塑性匹配。

淬火-碳分配-回火(Q-P-T)工艺浅介

传统淬火-回火工艺不能满足高强度钢兼具一定韧性和廉价的要求,Speer等为在淬火钢内稳定一定量的残留奥氏体,提出淬火-碳分配(Q-P)工艺,即淬火后在一定温度保温一定时间,碳自马氏体分配至残留奥氏体、因富碳而稳定化,以保证淬火高强度钢的塑性和韧性。在Q-P工艺基础上,本文作者于2007年建议一个热处理的新工艺:淬火-碳分配-回火(Q-P-T)工艺,即淬火至Ms～Mf后,除作碳分配外,还在一定温度回火一定时间,使析出复杂碳化物,以增加强化作用。Q-P-T钢含<0.5wt%C以防止脆性,含1.5wt%Si阻碍渗碳体的析出,促进碳分配,(1.0～1.5)wt%合金元素Mn(Ni)以降低Ms温度,以及少量复杂碳化物形成元素Nb和Mo。含0.48wt%C的Q-P-T钢经Q-P-T处理后显示抗拉强度为2 160 MPa,总伸长率11%;含0.2wt%C的Q-P-T钢具抗拉强度1 150 MPa,总伸长率17%;含0.1wt%C的Q-P-T钢具有抗拉强度900 MPa和较高韧性。初步设想了Q-P-T工艺的热力学和动力学,有必要作进一步研究使Q-P-T钢的成分和性能进一步优化。

淬火-长分配工艺对V-Ti-N微合金化高强钢组织和性能的影响

使用扫描电镜、X射线衍射仪、万能试验机和冲击试验机研究了淬火-长分配(Q-LP)工艺对V-Ti-N微合金化高强钢组织和性能的影响。结果表明,试验钢经一步Q-LP和两步Q-LP工艺处理后,其显微组织均由马氏体、残留奥氏体和少量贝氏体组成。随着分配时间的延长,各试样中残留奥氏体含量均减少,但在相同分配时间下,两步Q-LP试样中的残留奥氏体含量高于一步Q-LP试样。一步Q-LP试样的屈服强度随分配时间的延长而降低,而伸长率和冲击性能随分配时间的延长而增加,分配时间为60 min时获得最佳的综合力学性能。两步Q-LP试样的屈服强度、伸长率和冲击性能随分配时间的延长先增加而后趋于稳定,分配时间为30 min时获得最佳的综合力学性能。在同一分配时间下,经两步Q-LP工艺处理的试样展现出的综合力学性能优于经一步Q-LP工艺处理的试样。相较于一步Q-LP试样,两步Q-LP试样中更多的残留奥氏体,以及更高分配温度导致的组织软化和残余内应力的释放,是提高其性能的关键。

钢的淬火-分配(Q-P)处理研究现状与进展

钢的淬火-分配(Q-P)热处理工艺是2003年由美国Speer等提出的一种钢的热处理新工艺。Q-P工艺因获得马氏体+残留奥氏体混合组织而使钢具有较高的强韧性。结合作者的研究工作,对国内外Q-P工艺的研究现状与进展加以概述,并对其实现工业化生产提出展望。

自主创新发展超高强度钢

经总结有关钢的显微组织与力学性能之间的关系，以及超高强度钢发展历史的文献，作出超高强度组织、成分和热处理设计。含〈0．5wt％C，（1～2）％Si，低Mn（Ni）及碳化物形成元素的钢，如0．48C-1．19Mn．1．18Si．0．95Ni-0．2Nb．0．2Mo（wt％）钢，经淬火．碳分配-回火（Q-P-T）新热处理工艺，具抗拉强度〉2000MPa，并总伸长率〉10％的性能，且价格低廉。含较低碳的Q-P-T钢也显示良好的综合性能。

残留奥氏体含量对20SiMn2MoV钢强韧性的影响

采用新型Q-P-T（淬火-碳分配-回火）工艺对20SiMn2MoV钢进行热处理，通过改变淬火介质温度（QT）和碳分配＋回火时间（PT＋TT），改变其组织，旨在提高钢的强韧性。利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和力学性能测试等手段，研究了新型Q-P-T工艺对20SiMn2MoV钢、微观组织及其对力学性能的影响。结果表明，20SiMn2MoV钢经Q-P-T工艺处理获得了板条马氏体＋含量较多的残留奥氏体，残留奥氏体含量为8％～11％；试样拉断后，测量试样中残留奥氏体的体积分数变化，显示了残留奥氏体量明显减少。通过对比应力-应变曲线发现，在缩颈前试样曲线斜率发生了明显变化．因此，20SiMn2MoV钢在拉伸过程中表现出明显的相变诱发塑性（TRIP）效应；淬火介质温度为110℃，碳分配90s时。钢的抗拉强度为1331MPa，伸长率达23．0％，强塑积为30613MPa％，具有优良的强韧性匹配．强韧性得到提高。

高强韧性冷作模具钢SDC55的Q-P-T工艺及性能

研究了高强韧冷作模具钢SDC55不同淬火-碳分配-回火(Q-P-T)工艺处理后的组织和性能。使用J-Mat Pro软件辅助计算SDC55的Ms温度。利用相变仪测量材料在碳分配阶段相变情况。对Q-P-T处理之后SDC55的组织进行金相显微镜、扫描电镜研究。利用X射线衍射仪对Q-P-T处理过后的试样进行残留奥氏体测量。结果表明,试验钢经过Q-P-T处理之后与常规的淬火回火的硬度相当,韧性有所提高。经过Q-P-T处理后韧性提高的原因是由于残留奥氏体的稳定性提高。由于SDC55中含有较多的碳化物形成元素,在碳分配阶段有碳化物析出,并且由于马氏体/奥氏体的界面迁移和残留奥氏体的分解,导致经过Q-P-T处理之后残留奥氏体含量有所降低。

几种典型第三代汽车用先进高强度钢技术浅析

针对第一代先进高强度钢塑性低与第二代先进高强度钢成本高、工艺性较差,国内外对第三代先进高强度钢开展了大量研究。通过对相关报道分析,第三代先进高强度钢是以高强度BCC结构为基体,在基体上有一定量的较高稳定性FCC结构的复合组织。对第三代先进高强度钢如δ-TRIP钢、DSHT工艺、纳米贝氏体钢、中锰TRIP钢、Q&P钢、HS-Q&P钢进行了介绍及展望。

新型MQ-P-T技术在高铬铸球中的应用

利用水和空气作为淬火介质,对直径为80 mm的Fe-2.4C-12Cr高铬铸球进行多循环淬火-分配-回火(MQ-P-T)处理,并与常规正火和油淬处理后的同尺寸试样的力学性能和微观组织进行对比分析。通过微观表征技术,对MQ-P-T处理后高铬铸铁的强韧化机制进行了探讨。结果表明,经MQ-P-T处理后的高铬铸球径向硬度平均值约为60 HRC,比空冷铸球径向平均硬度约高出17 HRC,比油淬处理试样约提高5 HRC。经MQ-P-T处理后铸球冲击韧度平均值达到12.6 J/cm2,约为空冷冲击韧度的4倍,约为油淬冲击韧度的2倍。经MQ-P-T处理后铸球具有高的硬度和硬度均匀性,其冲击性能亦大大提高。经MQ-P-T处理后铸铁优异的力学性能主要归因于马氏体基体、相当数量的二次碳化物和稳定的残留奥氏体组织。

先进超高强度-高塑性Q-P-T钢

首先论述从淬火-分配(Q&P)工艺发展起来的淬火-分配-回火(Q-P-T)工艺以及两者的差异,总结Q-P-T钢从超高强度到高强塑性的发展,对比先进新型Q-P-T工艺和传统淬火-回火(Q-T)工艺的差异及其对钢力学性能的不同影响,重点讨论在形变中残留奥氏体对超高强钢塑性增强的微观机制,为先进高强钢的进一步发展提供组织设计和控制的理论指导.