用于耐磨和抗疲劳领域的高Si高C纳米结构贝氏体钢潜力评估



用于耐磨和抗疲劳领域的高Si高C纳米结构贝氏体钢潜力评估

过去10年，对超级贝氏体或纳米结构贝氏体的研究很活跃，这样的组织通过对具有低马氏体转变起始温度的高硅钢种进行等温转变而获得。这种工艺与既有钢种100Cr6应用于柴油机喷嘴或大型轴承时的工艺类似。本研究的目的是考察一种特殊设计钢号的综合性能（磨损和疲劳），这种钢能在工业化生产可接受的时间内完成贝氏体转变。

对两种应用范围设计了10个钢种，一是应用小直径零件（直径30mm左右），二是应用大零件。前者使用气淬到贝氏体化温度，然后在保温炉中相变；后者使用盐浴实现贝氏体化。C含量的选择以保证拉伸强度达到1600～2000MPa为原则（0.6%与1.0%两档），合金成分设计有2个原则，一是在合金元素添加量最小的条件下对加速贝氏体相变有利；二是避免其它相变产物的形成。避免添加Ni、Co、Al影响钢材的清洁度，从而影响疲劳强度。对这10个钢种进行磨损和疲劳性能考察，得到以下结果。

（1）对高C高Si钢进行低温贝氏体化热处理可以导出一种新的材料系列，其具有片状铁素体与相当数量残余奥氏体组成的纳米结构，拉伸强度超过2GPa，总伸长率超过20%。

（2）在控制屈服强度方面，贝氏体片的厚度和残余奥氏体量是重要因素。

（3）滚动-滑动磨损性能优良，其磨损率仅为传统100Cr6的1%。

（4）在试验的10个钢种中，有两个钢种的疲劳性能比100Cr6稍高，其它的则低得较多。因此，疲劳抗力的控制因素还需要进一步研究。

刊名：Materials Science and Technology（英）

刊期：2013年第10期

作者：T.Sourmail et al

编译：张英才