Mn-Si-Cr系无碳化物贝氏体/马氏体复相高强钢的研究进展
发布时间：2022-01-04 07:53
无碳化物贝氏体/马氏体复相高强钢具有比同等强度马氏体钢更优异的韧性和塑性,被广泛应用到轨道交通、机械、建筑等领域。文章概述了低成本Mn-Si-Cr系无碳化物贝氏体/马氏体复相钢近年来在合金化设计、工艺设计、微观组织、强韧化机理、强塑化机理、延迟断裂及疲劳性能等方面取得的研究成果。特别介绍了近年来笔者在BQ&P工艺处理CFB/M复相钢方面的工作进展,经过BQ&P处理之后,CFB/M复相钢显示了更优异的强度、塑性、韧性和疲劳性能的匹配。最后简单介绍了Mn-Si-Cr系无碳化物贝氏体/马氏体复相钢在不同领域的应用情况,特别是其在重载高速铁路领域的应用现状和前景。
【文章来源】：材料导报. 2017,31(21)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
图１典型的无碳化物贝／马复相组织的ＳＥＭ图Ｆｉｇ．１ＳＥＭｉｍａｇｅｏｆｔｙｐｉｃａｌｃａｒｂｉｄｅ－ｆｒｅｅ
贝／马复相钢的疲劳性能研究表明，当钢的抗拉强度超过１２００ＭＰａ（４０ＨＲＣ）时，疲劳数据的离散性增大，如图４所示［１３］。以工业上常用的４０Ｃｒ钢为例，淬火后随着回火温度降低，钢的抗拉强度提高，疲劳强度也提高；但是当抗拉强度超过１２００ＭＰａ时，随着抗拉强度的增加，疲劳强度提高的幅度逐渐减小；疲强比（疲劳强度与抗拉强度之比）由０．５降低至０．３左右［１４］，如图５所示。因此，改善超高强钢的疲劳强度、提高其性能稳定性是目前人们关注的热点。图４１５种钢淬火回火后硬度与弯曲疲劳强度的关系［１３］Ｆｉｇ．４Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｔｈｅｒｏｔａｒｙｂｅｎｄｉｎｇｆａｔｉｇｕｅｏｆｔｈｅ１５ｋｉｎｄｓｏｆｓｔｅｅｌｓ［１３］图５４０Ｃｒ钢的抗拉强度与疲劳极限的关系［１４］Ｆｉｇ．５Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｌｉｍｉｔａｎｄｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅ４０Ｃｒｓｔｅｅｌ［１４］于洋等［１５］对比了具有不同残余奥氏体含量的ＣＦＢ／Ｍ复相高强钢与商用３０ＣｒＭｎＳｉＡ高强钢的疲劳裂纹扩展门槛值和疲劳裂纹扩展速率，结果如表４所示，可见ＣＦＢ／Ｍ复相表４不同显微组织的高强钢的疲劳裂纹门槛值和裂纹扩展速率Ｔａｂｌｅ４Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄａｎｄｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋｏｆｔｈｅｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｅｅｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ编号显微组织ΔＫｔｈＭＰａ·ｍ１／２裂纹扩展
是当抗拉强度超过１２００ＭＰａ时，随着抗拉强度的增加，疲劳强度提高的幅度逐渐减小；疲强比（疲劳强度与抗拉强度之比）由０．５降低至０．３左右［１４］，如图５所示。因此，改善超高强钢的疲劳强度、提高其性能稳定性是目前人们关注的热点。图４１５种钢淬火回火后硬度与弯曲疲劳强度的关系［１３］Ｆｉｇ．４Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｔｈｅｒｏｔａｒｙｂｅｎｄｉｎｇｆａｔｉｇｕｅｏｆｔｈｅ１５ｋｉｎｄｓｏｆｓｔｅｅｌｓ［１３］图５４０Ｃｒ钢的抗拉强度与疲劳极限的关系［１４］Ｆｉｇ．５Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｌｉｍｉｔａｎｄｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅ４０Ｃｒｓｔｅｅｌ［１４］于洋等［１５］对比了具有不同残余奥氏体含量的ＣＦＢ／Ｍ复相高强钢与商用３０ＣｒＭｎＳｉＡ高强钢的疲劳裂纹扩展门槛值和疲劳裂纹扩展速率，结果如表４所示，可见ＣＦＢ／Ｍ复相表４不同显微组织的高强钢的疲劳裂纹门槛值和裂纹扩展速率Ｔａｂｌｅ４Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄａｎｄｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋｏｆｔｈｅｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｅｅｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ编号显微组织ΔＫｔｈＭＰａ·ｍ１／２裂纹扩展速率Ｐａｒｉｓ方程ＲＡ／％Ｕ２０ＳｉＣＦＢ／Ｍ５．１０ｄａｄｎ＝２×１０－９ΔＫ３．４２９３８．４Ｕ２０ＳｉＮｂＣＦＢ／Ｍ６．１３ｄａｄｎ＝１×１０－１３ΔＫ６．２０１２１１．１Ｕ２０ＳｉＮｂ
【参考文献】：
期刊论文
[1]Q-P-T处理贝氏体/马氏体复相高强钢疲劳断裂特性研究[J]. 桂晓露,张宝祥,高古辉,赵平,白秉哲,翁宇庆. 金属学报. 2016(09)
[2]Tempering Behavior of Ductile 1700 MPa Mn-Si-Cr-C Steel Treated by Quenching and Partitioning Process Incorporating Bainite Formation[J]. Guhui Gao,Han Zhang,Xiaolu Gui,Zhunli Tan,Bingzhe Bai. Journal of Materials Science & Technology. 2015(02)
[3]1500MPa级贝氏体/马氏体复相高强钢的疲劳断裂特性[J]. 韦东远,顾家琳,方鸿生,白秉哲. 金属学报. 2003(07)
[4]1500MPa级经济型贝氏体/马氏体复相钢的组织与性能[J]. 方鸿生,刘东雨,常开地,张弛,顾家琳,张文征,白秉哲,杨志刚. 钢铁研究学报. 2001(03)
[5]1500MPa级经济型贝氏体/马氏体复相钢的合金设计[J]. 刘东雨,方鸿生,陈颜堂,白秉哲,张文征,徐平光. 金属热处理. 2000(10)
博士论文
[1]Mn-Si-Cr系贝/马复相高强钢超高周疲劳行为及机理研究[D]. 于洋.清华大学 2010
本文编号：3567984
【文章来源】：材料导报. 2017,31(21)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
图１典型的无碳化物贝／马复相组织的ＳＥＭ图Ｆｉｇ．１ＳＥＭｉｍａｇｅｏｆｔｙｐｉｃａｌｃａｒｂｉｄｅ－ｆｒｅｅ
贝／马复相钢的疲劳性能研究表明，当钢的抗拉强度超过１２００ＭＰａ（４０ＨＲＣ）时，疲劳数据的离散性增大，如图４所示［１３］。以工业上常用的４０Ｃｒ钢为例，淬火后随着回火温度降低，钢的抗拉强度提高，疲劳强度也提高；但是当抗拉强度超过１２００ＭＰａ时，随着抗拉强度的增加，疲劳强度提高的幅度逐渐减小；疲强比（疲劳强度与抗拉强度之比）由０．５降低至０．３左右［１４］，如图５所示。因此，改善超高强钢的疲劳强度、提高其性能稳定性是目前人们关注的热点。图４１５种钢淬火回火后硬度与弯曲疲劳强度的关系［１３］Ｆｉｇ．４Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｔｈｅｒｏｔａｒｙｂｅｎｄｉｎｇｆａｔｉｇｕｅｏｆｔｈｅ１５ｋｉｎｄｓｏｆｓｔｅｅｌｓ［１３］图５４０Ｃｒ钢的抗拉强度与疲劳极限的关系［１４］Ｆｉｇ．５Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｌｉｍｉｔａｎｄｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅ４０Ｃｒｓｔｅｅｌ［１４］于洋等［１５］对比了具有不同残余奥氏体含量的ＣＦＢ／Ｍ复相高强钢与商用３０ＣｒＭｎＳｉＡ高强钢的疲劳裂纹扩展门槛值和疲劳裂纹扩展速率，结果如表４所示，可见ＣＦＢ／Ｍ复相表４不同显微组织的高强钢的疲劳裂纹门槛值和裂纹扩展速率Ｔａｂｌｅ４Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄａｎｄｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋｏｆｔｈｅｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｅｅｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ编号显微组织ΔＫｔｈＭＰａ·ｍ１／２裂纹扩展
是当抗拉强度超过１２００ＭＰａ时，随着抗拉强度的增加，疲劳强度提高的幅度逐渐减小；疲强比（疲劳强度与抗拉强度之比）由０．５降低至０．３左右［１４］，如图５所示。因此，改善超高强钢的疲劳强度、提高其性能稳定性是目前人们关注的热点。图４１５种钢淬火回火后硬度与弯曲疲劳强度的关系［１３］Ｆｉｇ．４Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｔｈｅｒｏｔａｒｙｂｅｎｄｉｎｇｆａｔｉｇｕｅｏｆｔｈｅ１５ｋｉｎｄｓｏｆｓｔｅｅｌｓ［１３］图５４０Ｃｒ钢的抗拉强度与疲劳极限的关系［１４］Ｆｉｇ．５Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｌｉｍｉｔａｎｄｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅ４０Ｃｒｓｔｅｅｌ［１４］于洋等［１５］对比了具有不同残余奥氏体含量的ＣＦＢ／Ｍ复相高强钢与商用３０ＣｒＭｎＳｉＡ高强钢的疲劳裂纹扩展门槛值和疲劳裂纹扩展速率，结果如表４所示，可见ＣＦＢ／Ｍ复相表４不同显微组织的高强钢的疲劳裂纹门槛值和裂纹扩展速率Ｔａｂｌｅ４Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄａｎｄｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋｏｆｔｈｅｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｅｅｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ编号显微组织ΔＫｔｈＭＰａ·ｍ１／２裂纹扩展速率Ｐａｒｉｓ方程ＲＡ／％Ｕ２０ＳｉＣＦＢ／Ｍ５．１０ｄａｄｎ＝２×１０－９ΔＫ３．４２９３８．４Ｕ２０ＳｉＮｂＣＦＢ／Ｍ６．１３ｄａｄｎ＝１×１０－１３ΔＫ６．２０１２１１．１Ｕ２０ＳｉＮｂ
【参考文献】：
期刊论文
[1]Q-P-T处理贝氏体/马氏体复相高强钢疲劳断裂特性研究[J]. 桂晓露,张宝祥,高古辉,赵平,白秉哲,翁宇庆. 金属学报. 2016(09)
[2]Tempering Behavior of Ductile 1700 MPa Mn-Si-Cr-C Steel Treated by Quenching and Partitioning Process Incorporating Bainite Formation[J]. Guhui Gao,Han Zhang,Xiaolu Gui,Zhunli Tan,Bingzhe Bai. Journal of Materials Science & Technology. 2015(02)
[3]1500MPa级贝氏体/马氏体复相高强钢的疲劳断裂特性[J]. 韦东远,顾家琳,方鸿生,白秉哲. 金属学报. 2003(07)
[4]1500MPa级经济型贝氏体/马氏体复相钢的组织与性能[J]. 方鸿生,刘东雨,常开地,张弛,顾家琳,张文征,白秉哲,杨志刚. 钢铁研究学报. 2001(03)
[5]1500MPa级经济型贝氏体/马氏体复相钢的合金设计[J]. 刘东雨,方鸿生,陈颜堂,白秉哲,张文征,徐平光. 金属热处理. 2000(10)
博士论文
[1]Mn-Si-Cr系贝/马复相高强钢超高周疲劳行为及机理研究[D]. 于洋.清华大学 2010
本文编号：3567984
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