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用于耐磨和抗疲勞領(lǐng)域的高Si高C納米結(jié)構(gòu)貝氏體鋼潛力評(píng)估

過(guò)去10年，對(duì)超級(jí)貝氏體或納米結(jié)構(gòu)貝氏體的研究很活躍，這樣的組織通過(guò)對(duì)具有低馬氏體轉(zhuǎn)變起始溫度的高硅鋼種進(jìn)行等溫轉(zhuǎn)變而獲得。這種工藝與既有鋼種100Cr6應(yīng)用于柴油機(jī)噴嘴或大型軸承時(shí)的工藝類(lèi)似。本研究的目的是考察一種特殊設(shè)計(jì)鋼號(hào)的綜合性能（磨損和疲勞），這種鋼能在工業(yè)化生產(chǎn)可接受的時(shí)間內(nèi)完成貝氏體轉(zhuǎn)變。

對(duì)兩種應(yīng)用范圍設(shè)計(jì)了10個(gè)鋼種，一是應(yīng)用小直徑零件（直徑30mm左右），二是應(yīng)用大零件。前者使用氣淬到貝氏體化溫度，然后在保溫爐中相變；后者使用鹽浴實(shí)現(xiàn)貝氏體化。C含量的選擇以保證拉伸強(qiáng)度達(dá)到1600～2000MPa為原則（0.6%與1.0%兩檔），合金成分設(shè)計(jì)有2個(gè)原則，一是在合金元素添加量最小的條件下對(duì)加速貝氏體相變有利；二是避免其它相變產(chǎn)物的形成。避免添加Ni、Co、Al影響鋼材的清潔度，從而影響疲勞強(qiáng)度。對(duì)這10個(gè)鋼種進(jìn)行磨損和疲勞性能考察，得到以下結(jié)果。

（1）對(duì)高C高Si鋼進(jìn)行低溫貝氏體化熱處理可以導(dǎo)出一種新的材料系列，其具有片狀鐵素體與相當(dāng)數(shù)量殘余奧氏體組成的納米結(jié)構(gòu)，拉伸強(qiáng)度超過(guò)2GPa，總伸長(zhǎng)率超過(guò)20%。

（2）在控制屈服強(qiáng)度方面，貝氏體片的厚度和殘余奧氏體量是重要因素。

（3）滾動(dòng)-滑動(dòng)磨損性能優(yōu)良，其磨損率僅為傳統(tǒng)100Cr6的1%。

（4）在試驗(yàn)的10個(gè)鋼種中，有兩個(gè)鋼種的疲勞性能比100Cr6稍高，其它的則低得較多。因此，疲勞抗力的控制因素還需要進(jìn)一步研究。

刊名：Materials Science and Technology（英）

刊期：2013年第10期

作者：T.Sourmail et al

編譯：張英才