碳含量对热成形用钢组织和性能的影响初探

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本文在借鉴典型热成形用钢的成分组成前提下，按照增加碳含量来增强热成形用钢性能的思路，设计了四种不同强度等级的热成形用钢的新钢种，并且按照设计的成分在马钢技术中心冶炼出四种实验钢。测定了四种实验钢的原始组织和性能、研究了实验钢过冷奥氏体连续冷却转变规律和不同热处理工艺后的力学性能，并分析了碳含量对热成形用钢组织和性能的影响。对碳含量高的实验钢，利用复合组织来保证强度的同时提高塑性。最后将实验钢的力学性能与典型热成形用钢22MnB5进行对比，复合组织的力学性能基本达到了热成形用钢的力学性能要求。
首先，根据典型热成形用钢的成分组成，设计开发碳含量分别为0.16、0.18、0.27和0.35的四种不同强度等级的热成形用钢的新钢种，并在马钢技术中心冶炼，铸造后锻造成实验钢的坯料。
其次，测定了四种实验钢的原始组织和性能，分析了碳含量对验钢原始组织的影响，随着碳含量的增加，实验钢中原始组织中珠光体的含量增加，同时显微硬度增大。采用膨胀法和热分析法测定了四种实验钢的过冷奥氏体连续冷却转变曲线(CCT曲线)，分析了碳含量对实验钢过冷奥氏体转变规律的影响：碳含量的增加使得热冲压成形用钢的CCT曲线向右移动，提高了热成形用钢的淬透性确定临界冷却速度。
最后，测定了1#和2#实验钢全马氏体组织的力学性能。对于碳含量较高的3#和4#钢，通过控制冷却速度得到了不同的复合组织。3#钢中将3#试样在80°C水中淬火，得到9%91%M的组织，经拉伸后得到力学性能：屈服强度为1221MPa，抗拉强度为1444MPa，延伸率为5.2%～4#实验钢的拉伸试样在淬火油中淬火，得到1%F 5%B 94%M的组织，拉伸后得到力学性能：屈服强度为1230MPa，抗拉强度为1544MPa，延伸率为5.1%。与典型热成形用钢22MnB5的力学性能进行比较，由于1#和2#实验钢的碳含量比22MnB5的小，在全马氏体的组织下力学性能不达标；3#和4#实验钢复合组织的力学性能基本达到热成形用钢的力学性能要求。