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AISI4340超高强度钢贝氏体-铁素体钢(BF)和马氏体-铁素体钢(MF)力学性能的比较
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司
更新时间：2013-07-25
如AISI4340这样的超高强度钢，由于塑性和韧性较差，应用受到限制。近年来，许多研究致力于通过热处理或化学成分调整来克服这一不足。过去几十年来开发的马氏体-铁素体双相钢具有连续屈服特性和很好的强塑性配合。生产双相钢的最实用的方法是临界温度间退火。通过这一处理，会形成奥氏体岛。当快速冷却或低温等温处理时，它会转变成马氏体或一些低温转变产物。在320℃等温相变后获得的贝氏体-马氏体钢具有很好的强塑性配合，其组织中的下贝氏体呈针状，它分隔了原先的奥氏体晶粒。在400℃高温相变后获得呈块状的上贝氏体，它充填了原先的奥氏体晶粒。有研究表明，含有25%下贝氏体的贝氏体-马氏体钢的强塑性比完全的马氏体钢要好。下贝氏体对断裂韧性和缺口韧性具有有利影响的原因是提高了抗低温脆性断裂的能力。另有研究显示，当铁素体比例低于34%时，贝氏体-铁素体双相钢的延伸率随铁素体比例增加而提高；当铁素体比例高于34%时，情况向反。本研究考察铁素体比例为34%的贝氏体-铁素体（BF）钢和马氏体-铁素体（MF）钢力学性能的差别。
试验用AISI4340钢的化学成分(wt.%)为：0.40C、0.29Si、0.62Mn、0.019P、0.004S、0.73Cr、1.77Ni和0.21Mo。试样取自Φ30的棒材。热处理前，先在1000℃进行2小时的均匀化处理。组织为完全贝氏体（B）的钢的热处理工艺为850℃×60min+300℃×60min；组织为BF的钢的热处理工艺为850℃×60min+700℃×100min+300℃×60min；组织为MF的钢的热处理工艺为850℃×60min+700℃×100min，随后油淬。为用于比较，还同时测定了完全马氏体（M）钢的性能。试验结果表明，BF和MF钢中的铁素体比例为34%。B钢、BF钢、MF钢和M钢的冲击韧性和延伸率分别为19.73J、36.50J、10.45J、6.00J和12.46%、13.77%、8.12%、5.10%。可见BF钢与B钢或MF钢相比，具有较好的塑性和韧性。而其硬度是较为接近的，B钢、BF钢和MF钢的硬度分别为48RC、41RC和45RC。断裂断面的形貌也显示，BF钢的断面具有较多的剪切韧窝，因此塑性更好。
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