淬火_碳分配_回火_q_p_t_工艺浅介
第34卷 第6期2009年6月HEAT TREAT MENTOFMETALSVol134 No16June 2009综 述淬火 2碳分配 2回火( Q2P2T)工艺浅介徐祖耀(上海交通大学 材料科学与工程学院,上海 200030)摘要:传统淬火 2 回火工艺不能满足高强度钢兼具一定韧性和廉价的要求, Speer等为在淬火钢内稳定一定量的残留奥氏体,提出淬火 2 碳分配(Q2P)工艺,即淬火后在一定温度保温一定时间,碳自马氏体分配至残留奥氏体、 因富碳而稳定化,以保证淬火高强度钢的塑性和韧性。在Q2P工艺基础上,本文作者于2007年建议一个热处理的新工艺:淬火 2 碳分配 2 回火(Q2P2T)工艺,即淬火至MsMf后,除作碳分配外,还在一定温度回火一定时间,使析出复杂碳化物,以增加强化作用。Q2P2T钢含10%; 012wt%C的Q2P2T钢的Rm为1 500MPa,A为14%; 011wt% C的Q2P2T钢Rm900 MPa。Q2P2T钢的生产和发展还存在以下问题,提请有关人士关注解决。1)高强度钢的纯洁、 均质等尤须冶炼、 连铸和轧加工等环节重视。目前我国多数制造厂的技术水平尚需提高。2)提高产品强度及减轻重量还需由机械设计师来尝试执行。3)高强度钢尤其是强度大于2 000 MPa的超高强度钢的加工和热处理设备、 工艺和运行,尚待有关人士通力合作解决。在保证足够韧性的条件下,提高Q2P2T钢强度的研究仍宜继续进行。本文作者近期指出的,减小马氏体条宽来提高强度尚有余地60 ,应结合马氏体相变形核率研究做进一步深化。第6期徐祖耀:淬火 2 碳分配 2 回火(Q2P2T)工艺浅介7 Q2P2T工艺还可试作渗碳2 ,以减少污染、 降低成本。将钢在应力下马氏体相变的研究成果61 融合在Q2P2T中,铸成Q2P2T钢塑性成形与热处理一体化62 ,将使热处理工艺在新时代大放异彩。6 小结Speer等提出“ 淬火 2 碳分配(Q2P)工艺 ” 代替传统钢热处理的“ 淬火 2 回火 ” 工艺,使热处理后钢内保留一定量残留奥氏体,以保证一定的韧塑性,为超高强度钢的发展做出卓越贡献。在Q2T工艺基础上,增加钢内含碳化物形成元素。本文作者提出“ 淬火 2 碳分配 2 回火(Q2P2T)工艺 ”,使呈碳化物沉淀,进一步提高热处理后钢的强度。初步测定,颇见成效。Q2P2T钢的成分约为: < 015% C, (110115) %Si, (110115) %Mn或(和) (110115) %Ni, 0102%Nb和012%Mo;经较低温度奥氏体化,淬火至Ms2Mf(QT) ,形成一定量的马氏体,再在一定温度(PT)保温进行碳分配。随后在一定温度(TT)保温使析出碳化物(TT 或< PT) ,最后水淬至室温。钢经Q2P2T处理后强度和塑性的综合性能优于Q2P等工艺处理。钢中含Si会使热镀质量变差,以Al代Si为发展中的良策。含高Al钢会使连铸产生困难,这在欧洲已得到解决。其他一些生产问题及钢性能的进一步提高,亟待各方协助。参考文献:1徐祖耀.钢的组织控制与设计J .上海金属, 2007, 29 (1) : 128; 29(2) : 128.2徐祖耀.钢热处理的新工艺C / /第九次全国热处理大会论文集.中国机械工程学会热处理学会,大连, 2007: 1212.徐祖耀.钢热处理的新工艺J .热处理, 2007, 22(1) : 1211.3徐祖耀.我国应尽早发展高强度钢C / /中国工程院化工、 冶金与材料工程学部第六届学术会议论文集/ /薛群基主编.北京:化学工业出版社, 2007: 4032406.4 Hsu T Y ( Xu Zuyao). Design of structure, composition and heattreatment process for high strength steel J / / Invited Paper PhaseTransformation Session: Pacific Rim Inter Conf Advanced Materials andProcessing, Korea, 2007 / /Mater Sci Forum,2007,5612565: 228322286.5徐祖耀.用于超高强度钢的淬火 2 碳分配 2 回火(沉淀) (Q2P2T)工艺J .热处理, 2008, 23(2) : 125.Hsu T Y ( Xu Zuyao ). Quenching2partitioning2tempering ( Q2P2T)process for ultra2high strength steel J . International Heat Treatmentand Surface Engineering, 2008, 2 (2) : 64268.6徐祖耀.自主创新发展超高强度钢 J .上海金属, 2009, 31 (2) :126.7 Wang X D, ZhongN, Rong Y H, Hsu T Y(Xu Zuyao). Novel ultra2highnano2lath martensitic steel by quenching2partitioning2tempering processJ . J Mater Research, 2009, 24: 2602267.8徐祖耀.简介Q2P2T超高强度钢 C / /中国工程院化工、 冶金与材料工程学部第七届学术会议论文集,北京:化学工业出版社, 2009.9 Floreen S . Physicalmetallurgy ofmaraging steelsJ . Metall Rev, 1968,13B: 1152128.10 Machmeier PM,Little C D, HorowitzM H,Oates R P. Development ofa strong martensitic steel having good fracture toughness J . MetTechnol, 1979: 2912296.11 Ayer Raghavan,Machmeier PM. Microstructural basis for the effect ofchromium onthestrength andtoughness of AF14102based highperformance steelsJ . MetallMater Trans, 1996,27A: 251022518.12 Caballero F G,Bhadeshia H KD H,Mowella J A, JonesD C,Brown P.Very strong low temperature bainiteJ . Mater Sci Technol, 2002, 78:2792284.13 Caballero F G,Bhadeshia H K D H. Very strong bainiteJ . CurrentOpinion in Solid State andMater Sci, 2004, 8: 2512257.14 Bhadeshia H KD H. Large chunks of very strong steelJ . Mater SciTechnol, 2005, 21: 129321302.15 Bhadeshia H K D H. Bainitic balk nanocrystalline steel C / /Proc.The 3rd Inter Conf: Advanced Structural Steels ( I CASS) , Gyeongju,Korea, 2006: 33240.16范长刚,董 瀚,时 捷,刘燕林,雍岐龙,惠卫军,王毛球,翁宇庆. 2200MPa超高强度低合金钢的组织和力学性能J .兵器材料科学与工程, 2006, 29(2) : 31235.17 Krauss G. Deformation and fracture in martensitic carbon steelstempered at low temperaturesJ . Metall Trans, 2001, 32B: 2052221.18徐祖耀.马氏体相变与马氏体(第二版,第三章) M .北京:科学出版社, 1999.19 Lai G Y,WoodW E, Clark R A, ZackayV F, Parker E R. The effectofaustenitzingtemperatureonthemicrostructureandmechanicalproperties of as2quenched 4340 steelJ . Metall Trans, 1974, 5: 166321670.20 Gordon P, Cohen M, Rose R S . Effect of quenching2bath temperatureon the tempering of high speed steel J . Trans AS M, 1944, 33: 4112454.21徐祖耀.奥氏体的稳定化及其对热处理的作用J .北京钢铁工业学院学报,1957(4) : 26233.22徐祖耀,周济源. 9XC钢工具的等温淬火(无变形淬火) J .北京钢铁工业学院学报, 1957 (4) : 34241.23徐祖耀,周济源. P18钢杆形工具的等温淬火 J .北京钢铁工业学院学报,1957(4) : 42244.24徐祖耀,周济源.工具钢的无变形淬火 J .机械工程学报, 1957(5) : 2492255.25徐祖耀,张万桢.奥氏体在回火时的催化作用和稳定化现象J .科学记录,1957,1 (3) : 59263.26 Hsu Tzu2yao(徐祖耀) , ChangWan2chen(张万桢). The conditioning8 第34卷and stabilization of austenite during tempering J . Science Record,New Series, 1957, 1(3) : 65270.27徐祖耀,张万桢.高速钢在回火时奥氏体的稳定化现象J .北京钢铁工业学院学报, 1958 (6) : 85291.28徐祖耀.高速钢的回火J .金属学报, 1965(8) : 4432454. 29 Hsu Tzu2yao(徐祖耀). The temperingof high speed steelJ . ScientiaSinica, 1965,14: 150921522.30徐祖耀.高速钢工具的无变形回火J .机械工程学报, 1958 (6) :2032206.31徐祖耀,嵇 铃,杨嘉.高速钢回火新工艺C / /首届全国热处理学会年会论文选集.北京:机械工业出版社, 1966: 1962202.32 Ritchie R, CedenoM H C, Zackay V F, Parker E R. Effects of siliconadditions andretained austenite onstress corrosion cracking inultrahigh strength steelsJ . Metall Trans,1978, 9A: 35240.33徐祖耀.低碳钢中的残余奥氏体J .上海金属, 1995, 17(1) : 126.34 R
