直接Q&P处理超高强钢的组织与力学性能

为保护环境，节约能源和原材料，发展超高强钢，减轻器械重量，降低钢产量是实现钢铁工业可持续发展的重要途径。超高强度钢除要求有相当高的强度外，还要求有一定的塑性和韧性，以满足使用的安全性。传统超高强钢主要是采用淬火＋回火的调质处理工艺获得回火马氏体组织，该工艺生产周期长，能耗高，对塑韧性的改善不甚理想。在超高强钢中，残留奥氏体能够改善钢的塑性和韧性，为获得一定量的残留奥氏体，可采用QP工艺，通过添加Si元素抑制渗碳体的析出，在配分过程中完成碳原子由马氏体向未转变奥氏体的扩散，稳定奥氏体至室温，从而获得马氏体和残留奥氏体的混合组织。相比淬火＋回火，QP工艺降低了淬火应力，不易形成微裂纹，也有利于塑韧性的改善。

　　采用直接淬火到马氏体区进行QP处理的一体化工艺，不但有效利用轧后余热，提高了生产效率，而且保留了轧制变形的硬化组织，增加相变形核点，使得组织细化，技术人员通过研究等温配分时间对超高强钢组织和力学性能变化规律的影响机理，探索了最佳工艺参数。结论如下：

　　（1）在260℃等温配分，随配分时间延长，抗拉强度呈下降趋势，屈服强度上升、伸长率和冲击功不断增加。等温60min的综合力学性能优异，抗拉强度1546MPa、伸长率15.3%，-20℃冲击功为27.5J；

　　（2）等温配分组织包括初生马氏体、新生马氏体和残留奥氏体，在等温过程中还有碳化物析出和等温马氏体形成。等温前期，碳由马氏体向奥氏体扩散处于主导地位，残留奥氏体体积分数快速增加；等温后期，碳化物不断析出消耗碳原子，导致扩散到奥氏体中的碳原子变少，残留奥氏体体积分数增加缓慢；

　　（3）析出相粒子在等温过程中没有明显长大，尺寸小于15mm。大量析出相粒子和过渡性碳化物钉扎位错，起到了抵抗马氏体软化的作用，屈服强度明显增加。