铝对超高锰Fe-24Mn-1.0C铸钢的组织和性能的影响

以超高锰Fe-24Mn-1.0C(无铝)和Fe-24Mn-7.1Al-1.0C(含铝)铸钢为研究对象,采用水韧处理、水韧处理+时效处理的热处理方法,研究铝对不同热处理条件下无铝和含7.1%Al铸钢组织和性能的影响。利用光学显微镜和扫描电镜观察显微组织,利用能谱分析和透射电镜测试观察析出物的成分、形貌;性能检测包括抗拉强度、屈服强度、冲击韧性(V型缺口)、断后延伸率、初始硬度。结果表明,铝的添加提高了铸钢Fe-24Mn-1.0C的层错能(γSFE),但却降低了其抗拉强度、冲击韧性和加工硬化速率。在时效过程中,铸钢Fe-24Mn-1.0C晶界处析出大量针状粗大的碳化物,恶化了其性能(500℃时效2h)。而铝元素增加了奥氏体基体中碳的稳定性,抑制了粗大针状碳化物的析出,析出纳米级的(Fe,Mn)3AlC的κ-碳化物,明显提高了基体的硬度和强度。铸钢Fe-24Mn-7.1Al-1.0C经550℃时效2h后综合力学性能达到最佳值,与常规水韧处理相比屈服强度提高到574MPa(提高40.0%,)抗拉强度为825 MPa,硬度提高到271HB(提高32.2%),断后延伸率为32.0%,冲击韧性为156J/cm2。