固态脱碳法制备高强塑性成分梯度中锰钢

摘要：

如何打破金属材料强度与塑性的权衡关系一直是材料科学中长期存在的难题.大自然中许多生物体内部都形成了从表面到内部逐渐变化的梯度结构,这使它们更加的坚韧.据此提出了一种利用固态脱碳制备成分梯度钢铁材料的工艺策略,为了证实这一工艺构想的可行性,以厚度为1 mm、成分为2.7％C-12％Mn-Fe(质量分数)合金为研究对象开展固态脱碳研究,试验所制备成分梯度中锰钢获得了良好的强度和延展性.试验结果表明,在H2O-H2气氛下50 min可将中锰钢碳质量分数由2.7％脱至0.23％;利用辉光放电光谱仪和光学显微镜检测,脱碳和热轧后的中锰钢板在厚度方向上均形成了明显的成分梯度,并在中锰钢板截面上获得了一种整体性的梯度结构;利用维氏显微硬度仪检测得到中锰钢板厚度方向上呈现了硬度的梯度分布,在固态脱碳作用下中锰钢表面和中心形成了成分和组织的过渡层,使表面到中心硬度由668HV逐渐过渡至747HV,这种中心与表面的硬度梯度也为产生连续的应变硬化奠定了基础;均质钢提高强度而进行变形时,其延展性通常会急剧下降,制备的成分梯度中锰钢板抗拉强度分别达到了1 513.5 MPa和1 399.1 MPa,断后伸长率分别达到了29.8％和26.3％.利用固态脱碳方法制备的中锰钢获得了良好的综合力学性能,期望研究成果能够为制造高强、高塑性材料提供一条新的途径.所提出的利用固态脱碳制备成分梯度钢铁材料的工艺策略是一个笼统的概念,其他金属材料如双相钢(DP)、淬火配分钢(QP)、高强度低合金钢(HSLA)和热成形钢(PHS)也可以适用,这也是下一步的重点研究方向.

关键词：固态脱碳、成分梯度、中锰钢、微观组织、力学性能

所属期刊栏目：58

分类号：TG335.5;TG142.1;TB333

资助基金：河北省自然科学基金资助项目;河北省自然科学基金资助项目;河北省高等学校科学技术研究资助项目

在线出版日期：2023-05-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：131-136