80MnSiCrWAl钢的低温等温淬火组织及力学性能

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有研究表明，碳含量为0.75%～0.98%的Fe-Si-Mn-Cr-Mo-V钢及其添加Co或Co+Al的高Si(>1.5%)合金钢奥氏体化后在稍高于Ms温度(125～200℃)等温转变可形成由纳米厚度(20～40nm)板条贝氏体铁素体和高碳残余奥氏体两相组成的无碳化物贝氏体组织，硬度达到650HV，是目前贝氏体获得的最高硬度，拉伸强度超过2.3GPa，断裂韧性为30MPa·m1/2。这种贝氏体又称为低温贝氏体(Low temperature bainite)或硬贝氏体(Hard bainite)，其性能与马氏体时效钢接近，而且生产工艺简单，有望成为价格低廉的新型高强度钢或超高强度钢。本文以具有自主知识产权的高Si+Al含量的80MnSiCrWAl钢为对象，研究其低温等温淬火试样的组织特征，并对硬度和冲击性能进行表征。

用100kg高频感应电炉熔炼实验用低合金含硅高碳钢80MnSiCrWAl，浇铸成40kg的钢锭，锻成Φ30mm×200mm的圆棒后缓冷，其化学成分(质量分数，%)为：0.81C，0.70Cr，1.10Si，1.37Mn，0.827W，0.799Al，0.008S，0.009P，余量为Fe。将圆棒加工成Φ10mm×10mm的试样，用于低温等温淬火处理。利用差示扫描量热计测定Ac1和Accm，加热速度10℃/min，所用试样尺寸为Φ3mm×2mm。用Gleeble-3500型热力模拟试验机测定马氏体转变温度Ms，以5℃/s的速度将试样加热到1000℃，保温10min，然后再以10℃/s的速度冷却。测得相变点分别为Ac1=726℃，Accm=823℃和Ms=180℃。等温淬火工艺为：加热至1000℃保温30min奥氏体化后迅速放入温度分别为200和220℃的盐浴中等温淬火。
80MnSiCrWAl钢经1000℃奥氏体化后分别在200和220℃等温淬火，均未获得传统的下贝氏体组织，而是形成了由贝氏体铁素体板条和残余奥氏体薄膜组成的无碳化物贝氏体组织。200和220℃等温淬火试样的贝氏体铁素体板条平均厚度分别约为80和120nm，残余奥氏体的体积分数分别为3.4%和1.5%，硬度分别为58.3和57.1HRC，抗拉强度分别为2174和2021MPa，U形缺口试样室温冲击功分别为14和13J。等温淬火温度升高，贝氏体铁素体板条厚度增大，残余奥氏体分数减少，强度、硬度和冲击韧度降低。