高碳(质量分数为0.78％～0.98％)高硅(质量分数约为1.5％)钢采用低温贝氏体转变(通常为150～250℃),可获得不小于2.0 GPa超高强度,但塑性较低(通常不大于8.0％);同时需要非常长的贝氏体相变时间(通常不小于4 d).采用降低碳含量(Fe-0.30C-1.5Si-1.5Ni)的成分设计,可以显著加速贝氏体相变(300℃等温0.5d1),获得优良强度(抗拉强度(1 138+6)MPa)和塑性(伸长率为18.5％±1.5％)匹配的性能;但很难达到超高强度(1 500 MPa)级别.参考高/中碳贝氏体钢的合金设计、显微组织和力学性能特点,采用"中碳、以铝代硅、以锰代镍"的合金成分(Fe-0.30C-1.2A1-5.OMn)体系,在Ms(马氏体开始转变温度)温度(300℃)附近进行贝氏体相变,可以获得强度为2.0 GPa级((2 029±9)MPa),伸长率超过10.0％(11.5％±1.0％)的高塑性纳米贝氏体钢,同时贝氏体相变时间适中(等温2 d),合金制造成本低廉(镍质量分数约为0.5％).Fe-0.30C-1.2Al-5.OMn钢具有超高强度主要是由于硬相组织贝氏体铁素体和马氏体总体积分数为85.1％,其中贝氏体铁素体板条宽度为(85±30)nm.具有较高塑性主要是由于软相组织残留奥氏体的体积分数为14.9％,碳质量分数为1.12％,位于贝氏体铁素体板条之间的薄膜状残留奥氏体尺寸为(30±15)nm;同时碳、锰元素能够增加残留奥氏体稳定性,特别是相对于低锰含量,5％中锰元素对残留奥氏体有更显著的稳定性作用,使其在低应力作用下不容易发生相变,但在高应力过程中持续发生TRIP效应以提高塑性.

纳米贝氏体;中碳;中锰含铝;组织相变;塑性机理

凌雨;胡锋;严恒;周雯;张志成;吴开明

武汉科技大学高性能钢铁材料及其应用省部共建协同创新中心,湖北武汉430081;武汉科技大学国际钢铁研究院,湖北武汉430081;广东工业大学机电工程学院,广东广州510006;大冶特殊钢有限公司高品质特殊钢湖北省重点实验室,湖北黄石435001;材谷金带(佛山)金属复合材料有限公司,广东佛山528000

钢铁

[1]凌雨;胡锋;严恒;周雯;张志成;吴开明-.2 GPa中碳中锰纳米贝氏体钢的相变和塑性机理)[J].钢铁,2022(11):131-143

138+6,OMn,中锰含铝

GPa,纳米贝氏体,贝氏体钢,塑性机理,高碳,高硅,低温贝氏体,贝氏体转变,超高强度,贝氏体相变,碳含量,30C,5Si,5Ni,成分设计,5d1,抗拉强度,伸长率,中碳贝氏体,合金设计,显微组织,组织和力学性能,性能特点,合金成分,2A1,Ms,马氏体,转变温度,适中,制造成本,2Al,铁素体,体总,板条宽度,组织残留,残留奥氏体,碳质量分数,薄膜状,体尺,锰元素,奥氏体稳定性,锰含量,低应力,高应力,TRIP,组织相变

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