【摘 要】
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高碳珠光体钢丝具有较高的强度和优异的韧性,被广泛应用在桥梁悬索、车辆轮胎和大型建筑等重大领域。微合金化高碳热轧盘条是超高强度珠光体钢丝的生产原料,其组织结构对钢丝最终组织和性能的控制具有重要影响。本文以含Cr和无Cr两种Fe-C-Mn-Si四元合金体系为研究对象,研究Cr元素在不同奥氏体化状态以及共析转变条件下,对珠光体转变组织和性能的影响,并分析合金元素在Fe3C和-Fe两相中的分配行为以及交互
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高碳珠光体钢丝具有较高的强度和优异的韧性,被广泛应用在桥梁悬索、车辆轮胎和大型建筑等重大领域。微合金化高碳热轧盘条是超高强度珠光体钢丝的生产原料,其组织结构对钢丝最终组织和性能的控制具有重要影响。本文以含Cr和无Cr两种Fe-C-Mn-Si四元合金体系为研究对象,研究Cr元素在不同奥氏体化状态以及共析转变条件下,对珠光体转变组织和性能的影响,并分析合金元素在Fe3C和-Fe两相中的分配行为以及交互作用。研究发现,在共析转变过程中,珠光体等温转变动力学曲线呈S形,随着转变时间的延长,珠光体转变速率先增大后减小;随着等温转变温度的下降,珠光体的片层间距和球团尺寸均减小,且珠光体的片层间距越细、球团尺寸越小,有利于材料强度和塑性的提升。Cr元素能明显推迟珠光体的相变过程,降低转变温度,细化珠光体片层间距;Cr元素的添加,可降低转变速度,缩小转变温度区间,提高转变组织均匀性,进而提高其强度和塑性。在珠光体转变中,Cr元素主要富集在渗碳体相中,在铁素体相中的溶解度可忽略;Mn元素在渗碳体/铁素体两相中均有分布,但Mn元素更倾向于在渗碳体中富集,且随着转变温度升高,Mn元素在渗碳体相中的富集程度不断增大;Cr元素的添加,能阻碍Mn元素向渗碳体相中富集,且转变温度增加时,这种阻碍效果不断增强;而Si元素主要富集在铁素体相中,基本不溶于渗碳体相,其分配行为几乎不受Cr元素和转变温度的影响。在珠光体钢的奥氏体化转变中,低的加热温度和短的保温时间,会增加等温转变形成退化珠光体组织的体积分数,使材料的强度明显降低;由于Cr元素形成的碳化物难以溶解,低温短时奥氏体化条件下,含Cr钢形成短片状或粒状珠光体的倾向更大;提高奥氏体化温度,可使珠光体片层间距减小,而奥氏体化保温时间对珠光体片层间距几乎无影响;而奥氏体化温度和Cr元素对延伸率无明显影响,延伸率保持在5%-6%左右;无Cr钢塑性最佳的奥氏体化温度为1050℃,含Cr钢塑性最佳的奥氏体化温度为1000℃。
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