用于耐磨和抗疲勞領域的高Si高C納米結構貝氏體鋼潛力評估

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用于耐磨和抗疲勞領域的高Si高C納米結構貝氏體鋼潛力評估

過去10年，對超級貝氏體或納米結構貝氏體的研究很活躍，這樣的組織通過對具有低馬氏體轉變起始溫度的高硅鋼種進行等溫轉變而獲得。這種工藝與既有鋼種100Cr6應用于柴油機噴嘴或大型軸承時的工藝類似。本研究的目的是考察一種特殊設計鋼號的綜合性能（磨損和疲勞），這種鋼能在工業化生產可接受的時間內完成貝氏體轉變。

對兩種應用范圍設計了10個鋼種，一是應用小直徑零件（直徑30mm左右），二是應用大零件。前者使用氣淬到貝氏體化溫度，然后在保溫爐中相變；后者使用鹽浴實現貝氏體化。C含量的選擇以保證拉伸強度達到1600～2000MPa為原則（0.6%與1.0%兩檔），合金成分設計有2個原則，一是在合金元素添加量最小的條件下對加速貝氏體相變有利；二是避免其它相變產物的形成。避免添加Ni、Co、Al影響鋼材的清潔度，從而影響疲勞強度。對這10個鋼種進行磨損和疲勞性能考察，得到以下結果。

（1）對高C高Si鋼進行低溫貝氏體化熱處理可以導出一種新的材料系列，其具有片狀鐵素體與相當數量殘余奧氏體組成的納米結構，拉伸強度超過2GPa，總伸長率超過20%。

（2）在控制屈服強度方面，貝氏體片的厚度和殘余奧氏體量是重要因素。

（3）滾動-滑動磨損性能優良，其磨損率僅為傳統100Cr6的1%。

（4）在試驗的10個鋼種中，有兩個鋼種的疲勞性能比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