奥氏体化温度对2GPa超高强钢组织和力学性能的影响

作     者：张天宇 张鹏 肖娜 王小海 刘国强 杨志刚 张弛 

作者机构：北京汽车研究总院有限公司 内蒙古第一机械集团股份有限公司 特种车辆设计制造集成技术全国重点实验室 清华大学材料学院 

出 版 物：《金属学报》 (Acta Metallurgica Sinica)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：内蒙古自治区科技计划重大专项项目No.2020ZD0027 特种车辆设计制造集成技术全国重点实验室开放课题项目No.GZ2022KF005 

主　　题：奥氏体化温度 渗碳体 拉伸力学性能 扭转性能 

摘      要：2 GPa级超高强度钢已成为扭力轴的候选材料之一。然而，关于其显微组织与力学性能之间关系的研究相对较少。本工作采用SEM、EBSD、AES、TEM、单轴拉伸和静态扭转等方法研究了奥氏体化温度对扭力轴用2 GPa超高强钢的显微组织、拉伸力学性能和静态扭转性能的影响。结果表明，在奥氏体化过程中，初始组织(珠光体和少量铁素体组成)中片层状合金渗碳体先球化后溶解，其球化机制主要以“非连续辅助机制为主，包含少量的“边缘迁移机制。随着奥氏体化温度的升高，渗碳体逐渐由(Fe, Cr, V)3C合金渗碳体转变为Fe3C渗碳体，直至渗碳体完全溶解(奥氏体化温度为950℃时)，并且VC的析出温度区间与渗碳体未溶解的温度区间是一致的。此外，奥氏体化温度为850℃时实验用钢获得了较优的拉伸力学性能，屈服强度、抗拉强度、均匀延伸率和总延伸率分别为1580 MPa、2062 MPa、8.4%和12.7%。这是由于显微组织中渗碳体和VC提供的析出强化，以及细小的马氏体板条尺寸提供的细晶强化。静态扭转试验结果表明，当奥氏体化温度为800℃和850℃时，由于含有更多渗碳体和VC以及细小的马氏体板条尺寸，试样表现出更高的剪切模量和抗扭屈服强度。当奥氏体化温度升高，剪切塑性变形区增加，断裂主导机制由剪切断裂转变为剪切韧性断裂，从而表现出更高的抗扭强度。