κ-碳化物对低密度超细珠光体组织细化的影响

摘要

低密度钢已成为开发满足安全和节能要求材料的研究热点,为实现材料的轻量化,推动绿色发展,在超高强度珠光体桥索钢的合金设计中加入适量的轻质元素中Mn(质量分数为5%)和中Al(质量分数为5%)以降低材料密度,其理论计算密度由7.85 g/cm^(3)降至6.81 g/cm^(3),降幅达13.2%。在相同珠光体等温处理(600℃-0.5 h和500℃-2.0 h)后,与传统珠光体钢相比,低密度珠光体钢抗拉强度和屈服强度显著提高,分别由(1237±24)MPa提高到(1247±37)MPa、(923±12)MPa提高到(1171±34)MPa,伸长率稍微降低,由6.46%±0.20%降低到5.18%±0.06%,显微组织由传统的θ-珠光体(铁素体+渗碳体)转变为θ-珠光体和κ-珠光体(铁素体+渗碳体+κ-碳化物)。结果表明,添加适量的Al和Mn抑制C的扩散,提高珠光体的转变自由能,显著延缓珠光体的共析转变过程,同时超细珠光体的片层间距明显细化,团簇尺寸明显减小;促进了低密度珠光体钢中κ-碳化物的形成,其与位错的相互作用提高了材料的应变硬化,实现了超细珠光体桥索钢的低密度、超高强度的目标。