高强度钢高温形变后的淬火-配分-回火处理

以淬火-配分-回火(Q-P-T)取代传统高温形变淬火中的淬火-回火(Q&T)工艺，揭示高强度钢中奥氏体状态(形变态或再结晶态)对Q-P-T处理时马氏体相变、碳配分与碳化物析出动力学的影响，探索晶体缺陷如位错(形变态奥氏体)和晶粒尺寸(再结晶态奥氏体)在Q-P-T过程中微观组织演化的作用，研究处理结束后的微观组织特点及其与力学性能的对应关系；对比传统高温形变淬火处理与本工艺在材料强韧化方面的差异及其内在原因；结合传统高温形变与新型Q-P-T热处理工艺流程，获得优化的工艺参数，为拓展Q-P-T工艺到高强度热轧板的开发应用提供理论基础，由此揭示新型Q-P-T热处理对高强钢强韧化的物理本质及控制因素。

课题系统研究了低中碳经轧制后淬火-配分-回火(Q-P-T) 钢的加工工艺、力学性能和显微组织之间的关系，并着重与传统淬火-回火(Q&T)工艺进行了对比，从调控显微组织的角度揭示了Q-P-T钢兼具高强度与高塑性的机理。经力学性能测试和显微组织观察，并与相变诱发塑性(TRIP)钢和Q&T钢进行对比，提出了组织优化设计的3M模型，即多相复合(multiphase)、结构亚稳(metastable)和多尺度共存(multiscale)，是获得高强度与高塑性并存的优选结构；发现Q-P-T钢塑性形变早期，残余奥氏体会接纳自马氏体内滑移过来的位错，软化马氏体并增强其与残余奥氏体的协同变形能力，由此提出了残余奥氏体增塑的新机制DARA(Dislocation Absorption by Retained Austenite)效应；系统研究了Q-P-T钢的温度稳定性，结果表明仅当温度高于300C时试样的力学性能才因残余奥氏体的减少和脆性渗碳体的析出而显著恶化，在此之前即使冷到-70C，由于残余奥氏体的稳定存在，以及马氏体基体的强度未发生显著变化，试样均能维持甚至高于室温时的强度或塑性；经冷轧和热轧后Q-P-T处理，发现形变与热处理结合能显著细化和改善显微组织，显著提高Q-P-T钢的强塑积和韧性，特别是显著降低韧脆转折温度；计算研究了碳扩散对低碳钢马氏体相变动力学的影响，发现碳的扩散行为迟滞马氏体相变，使得相同淬火温度下形成的马氏体量减少，但更接近实验测量的结果。