高强钢的Q&P热处理工艺研究进展

最大限度提高材料的强韧性是实现航空装备轻量化制造的关键。综述了J.G.Speer等人提出的Q&P热处理工艺,国内外的诸多学者对其开展了深入研究,探索了钢材的成分配比、工艺参数、组织性能、扩散机理和模拟仿真等技术领域,取得了一定的成果,在制造领域具有较好的应用前景。总体而言,Q&P热处理工艺相较于传统QT热处理工艺,可获得更高的抗拉强度、塑韧性的配比,最后提出了加强高性能Q&P材料开发、基于微量元素扩散的试验研究和Q&P热处理工艺专用设备研制三个重点发展方向。

低碳硅锰钢的Q&P热处理工艺

研究了Q&P工艺对添加硅和锰的低碳钢组织性能的影响。通过X射线衍射仪、电子背散射衍射技术、拉伸试验等对不同Q&P工艺参数条件下试验钢的组织和性能进行了测试分析。结果表明,经过Q&P工艺热处理后,试验钢中形成了一定比例的纳米级的残留奥氏体。随着配分温度的升高,试验钢中残留奥氏体含量升高,抗拉强度降低,伸长率增加。配分温度为450℃时,随着配分时间的增加,试验钢中残留奥氏体含量先增加后降低,在配分时间为20 s时达到最大值,但抗拉强度降低,伸长率呈增加趋势。强塑积在450℃配分20s时最大,与残留奥氏体含量变化一致。

Q&P热处理对含铜马氏体不锈钢中过渡碳化物的影响

研究了Q&P工艺参数,包括配分温度,配分时间及加热速度对含铜马氏体不锈钢中过渡碳化物形成的影响。通过透射电镜对不同Q&P工艺参数条件下试验钢中过渡碳化物进行了分析。结果表明,不同的配分温度及配分时间条件下,试验钢中均能观察到明显的棒状过渡碳化物,尺寸在100 nm以上,随着配分温度升高,配分时间延长,过渡碳化物聚集长大。而由淬火温度升至配分温度时的加热速度对过渡碳化物有明显影响,随着加热速度提高,过渡碳化物减少,当加热速度超过50℃/s时,试验钢中基本观察不到过渡碳化物。

Q&P工艺对VC_p增强复合耐磨合金力学性能的影响

采用消失模铸造法试制了一种VC_p增强的复合耐磨合金材料,并采用盐浴热处理法研究了淬火温度和碳分配时间等Q&P热处理工艺参数对其硬度和冲击韧性等力学性能的影响。结果表明:淬火温度和碳分配时间对材料的硬度和冲击韧性等力学性能指标有一定的影响。随着碳分配时间增加,耐磨合金硬度先缓慢增加,然后减少;而淬火温度对硬度虽然有一定的影响,但并不是很明显。随着碳分配时间增加,耐磨合金的冲击韧性逐步增加,且有一个较长的稳定期;当碳分配时间超过一定值后冲击韧性反而出现了下降。而淬火温度会影响其冲击韧性增加的速率。

VCp增强复合耐磨合金在不同Mn含量下的合金元素分布特征

为了研发一种具有更高韧性的VCp增强复合耐磨合金,熔炼具有不同锰含量的两种VCp增强复合耐磨合金,并采用Q&P热处理工艺,研究不同锰含量、不同碳配分时间对复合耐磨合金中主要合金元素面分布的影响,为该高韧性VCp增强耐磨合金的研发奠定基础。研究结果表明,V和Ti元素是强碳化物形成元素,基本都以碳化物的形式析出,基体中基本没有或很少固溶有V和Ti元素。而Cr、Mo则在碳化物和基体中均存在,一部分以碳化物形式存在,与VC、TiC构成共晶体;一部分固溶在基体中,能提高合金淬透性。而锰元素则主要固溶在基体中,且分布较为均匀;随着锰元素含量增加会出现局部锰元素富集;但是,当碳配分时间增加时,锰元素能在基体中逐渐地均匀分布。本研究为I&Q&P工艺能应用于VCp增强的复合耐磨合金提供了理论依据。