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双相钢

2016年12月20日 17:14  点击:[]

改善和提高钢的强度和韧性,特别是高强度钢和超高强度钢的韧性,以提高钢材综合机械性能,一直是各国冶金工作者致力研究的课题。双相钢的出现,解决了一这问题。国外从六十年代起,就着手对双相钢进行研究。近几年,国内双相钢的研究也有突破性进展,并且逐渐的应用到生产中。双相钢的种类很多,大体上有:马氏体—铁素体型、奥氏体—贝氏体型、奥氏体—马氏体型、贝氏体—马氏体型双相钢等。双相钢中马—贝和奥贝双相钢也就是前面所讲的贝氏体钢,因为贝氏体钢中总伴有马氏体或奥氏体存在。其中应用最广的是马氏体—铁素体双相钢,其次是马氏体—奥氏体双相钢,最近又出现了一种奥氏体—铁素体双相钢热模具钢。

1、马氏体—铁素体双相钢

马氏体—铁素体双相钢是亚温处理的产物。它是铁素体基体上分布着马氏体的第二相,对铁素体具有细化晶粒、晶界强化、第二相弥散化、亚晶结构等强韧性作用,具有以下优良的性能:

(1)具有高强度、高韧性和高的加工硬化率,即具有很好的强度和韧塑性匹配。

与通常使用的低合金高强度钢相比,在相同的强度级别条件下,铁素体—马氏体双相钢具有更高的强屈比,较高的延伸率和很高的加工硬化率,铁素体—马氏体双相钢在拉伸时具有连续应力—应变曲线,即双相钢的应力—应变曲线不存在屈服平台,双相钢的加工硬化率比低碳钢和低合金钢高。

(2)具有良好的抗疲劳性能和抗应力腐蚀性能,其疲劳寿命及低温韧性均比通常的低合金钢好得多。这是由于处在铁素体中的马氏体作为高硬度的第二相阻止了裂纹的扩展,从而提高了双相钢的冲击韧性。研究结果表明,第二相马氏体弥散程度越高,越有利于降低疲劳裂纹扩展速率,抗疲劳性能越好。

(3)具有良好的焊接性能

铁素体—马氏体双相钢的生产方法主要有热轧法和热处理法。热轧法是将热轧钢材的终轧温度控制在两相区的某一范围,然后快速冷却;热处理法是将钢材重新加热到两相区并保温一定时间,然后以一定的速度冷却,从而获得所需要的铁素体加马氏体双相组织。

2、马氏体—奥氏体双相钢

自60年代以来,人们发现将合金结构钢的奥氏体化温度从常温提高到1050°以上有可能显著提高钢的韧性,并在70年代认识到韧性提高的原因,是此时在条束马氏体板条间生成了稳定的残余奥氏体薄膜,因而引起了对残余奥氏体稳定性及与此有关的奥氏体成分、数量、形态和分布等的研究,以及如何利用和控制这些因素以设计高强度,高韧性钢的兴趣。经过努力,开发出了马氏体—奥氏体双相钢,采用较低的碳量,配以少量的Si、Mn、Cr等合金元素,加上B的复合变质剂对其进行变质。如30CrMnSi经高温水淬后,它的马氏体板条间存在有残余的奥氏体薄膜,此钢的硬度大于50HRC,大于60J/cm2,用它来破碎中等硬度的物料、使用寿命明显高于高锰钢.

表10 装机试验结果

抗磨件名称

破磨对象

使用寿命

ZGMn13

ZG30CrMnSi双相钢

齿 板

齿 板

齿 板

板 锤

衬 板

锤 头

高铝合金

石料 熟料

石料

煤矿

水泥热料

石料

2个月

2-3个月

700吨

7天

10-12个月

300吨

4个月

>6个月

1400吨

35-45天

36个月

900吨

3、奥氏体—铁素体双相热模具钢

最近,又研究了一种新型的双相热模具钢,即铁基高温合金GH8607,其合金化具有低铬镍,高钨及C、Cr、N、W、Mo、V、B、Re等多元复合强化的特点,经1200°,1.5h,水冷的固溶处理,700—850°时效2h处理后,获得了奥氏体—铁素体双相基体和M6C相,取得了复合强化效果。其性能见表11、12、13。

表11 GH8067合金高温冲击性能

试验温度oC

ak(KJ·m2)

700

1481

1555

1467

750

1720

1683

1811

800

1795

1920

1944

表12 GH8067合金冷热疲劳性能

试验规范o

产生0.5mm裂纹循环次数N

600

467

700

200

800

74

表13 GH8067合金抗氧化性能

温度 oC

延续时间/h

氧化速率 (g/m2 · h)

700

100

0.2.29

0.2415

800

100

0.3213

0.3552

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