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G50超高强度钢强韧化机理研究

夏志新  
【摘要】: G50钢是强韧性配合最好的超高强度钢之一,通过调整热处理工艺表明:在860℃-900℃范围内淬火、300℃回火后力学性能最佳,淬火温度在上述范围内变化韧性变化不明显,通过改进热处理进一步改善韧性的潜力已接近极限。因此在原“真空感应+真空自耗重熔”冶炼工艺基础上,为改善纯净度和控制非金属夹杂物,又开发了“电弧炉+炉外真空精炼+真空自耗重熔”的新冶炼工艺,本文对比分析了两种冶炼工艺生产的钢纯净度、夹杂物、微观组织和力学性能。研究结果表明:两种工艺冶炼的钢合金元素含量相近,经过相同的锻造和热处理后微观组织,如回火马氏体形貌、板条束尺寸和未溶碳化物十分类似,屈服强度、抗拉强度和延伸率相近,但新开发的“电弧炉+VOD+真空自耗重熔”冶炼工艺使硫含量大幅下降,同时钙处理控制夹杂物形态使钢的断面收缩率各向同性明显改善。应用扫描电能镜和EDX成分分析证实:“真空感应+真空自耗重熔”冶炼的钢尽管残留Ca,形成一些Al2O3/(Ca,Mn)S复合夹杂,但较高的硫导致形成较多的MnS夹杂,在锻造时沿变形方向延伸,纵横比较大,因此冲击韧性和断裂韧性表现出较大的各向异性;而“电弧炉+VOD+真空自耗重熔”冶炼的钢由于钙处理使夹杂物以椭圆形或球状为主,纵横比较小,致使冲击韧性和断裂韧性的各向同性大幅改善。尽管新开发的“电弧炉+VOD+真空自耗重熔”冶炼工艺明显改善冷脆转变温度以上的冲击韧性,尤其是横向冲击韧性的改善,但随着试验温度的下降,钢的马氏体基体逐渐出现准解理断裂,硫化物夹杂对冲击韧性及其各向同性的影响逐渐减弱,在-140℃以下钢的基体以准解理断裂为主,两种工艺冶炼的钢冲击韧性趋于一致,纯净度和夹杂物的影响不再明显。


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