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近年來,，鑒于燃料消耗的減少,，汽車行業(yè)一直致力于減輕車輛重量,。在這種情況下，對(duì)能夠結(jié)合高機(jī)械性能和提高變形能力的新材料的研究開發(fā)了先進(jìn)高強(qiáng)度鋼（AHSS）類別,，該類別代表了一類通過成分和熱處理的創(chuàng)新組合獲得的鋼,，其特征是微觀結(jié)構(gòu)和性能無法通過傳統(tǒng)途徑開發(fā),。鋼類，如雙相,、相變誘導(dǎo)塑性（TRIP）,、復(fù)合相、孿晶誘導(dǎo)塑性,、淬火和分配（QP）等,，屬于AHSS家族。QP這種熱處理旨在穩(wěn)定馬氏體基體中的一部分殘余奧氏體（RA）,。RA的存在能夠提高鋼在馬氏體條件下的延展性,，此外，當(dāng)受到外部載荷時(shí),，通過TRIP效應(yīng)發(fā)生應(yīng)變誘導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,，這在保持高機(jī)械性能的同時(shí)提高了延展性。隨著應(yīng)變誘導(dǎo)轉(zhuǎn)變延遲頸縮的開始,，總伸長(zhǎng)率（TE）和均勻伸長(zhǎng)率（UE）增加,。最終結(jié)果是一種具有極限抗拉強(qiáng)度（UTS）和延展性的鋼，這是傳統(tǒng)處理方法難以獲得的,。該處理包括馬氏體開始溫度和完成溫度之間的初始淬火,，而后續(xù)步驟涉及等溫保持過程中的碳分配。在分配過程中,，碳從過飽和馬氏體擴(kuò)散到奧氏體相,，并增強(qiáng)了其在室溫下的穩(wěn)定性。

RA的量,、形態(tài)和穩(wěn)定性是與熱處理有效性相關(guān)的因素,。奧氏體中較高的碳濃度與較高的穩(wěn)定性相關(guān)，即應(yīng)變過程中能量吸收的增加和較高應(yīng)變下頸縮的延遲,。在應(yīng)變過程中,，奧氏體晶粒通過應(yīng)變誘導(dǎo)轉(zhuǎn)變逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，從不太穩(wěn)定的晶粒開始,，向更穩(wěn)定的晶粒移動(dòng),。

由于整個(gè)過程基于碳擴(kuò)散，QP鋼的化學(xué)成分經(jīng)過了調(diào)整,，以最大限度地提高處理效果,。在分配過程中，碳從過飽和馬氏體中擴(kuò)散,，通過這種方式回火,。根據(jù)分配條件，這種現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致馬氏體變形的減少,，這種變形可能或多或少地強(qiáng)烈,，從而導(dǎo)致不同的本體特性,。碳應(yīng)在奧氏體內(nèi)部擴(kuò)散，多項(xiàng)研究表明,，添加高于1.5%的硅可以增強(qiáng)奧氏體的穩(wěn)定性,。

本文探討了單步淬火和分配（QP）處理在低硅商業(yè)AISI 4140鋼中的應(yīng)用，并采用意大利GNR公司的殘余奧氏體分析儀AREX D對(duì)AISI 4140鋼進(jìn)行測(cè)試,。

在許多工業(yè)生產(chǎn)加工過程中,，對(duì)殘余奧氏體含量的控制非常嚴(yán)格，精確測(cè)量其含量,，對(duì)于鋼鐵熱處理過程中產(chǎn)品特性和質(zhì)量的控制有重大意義,。因?yàn)榛瘜W(xué)蝕刻和傳統(tǒng)金相研究存在靈敏度和準(zhǔn)確度較低的情況，所以無法做到工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)殘余奧氏體的精確測(cè)量,，而X射線衍射法可以測(cè)量低至0.5%的殘余奧氏體含量,，故ASTM頒布E975標(biāo)準(zhǔn)方法：X射線法測(cè)量近無規(guī)結(jié)晶取向鋼中殘余奧氏體的含量。AREX D正是根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)開發(fā),，并且為專用的殘余奧氏體分析儀,，無需依靠 搭載模塊在常規(guī)XRD上 實(shí)現(xiàn)殘余奧氏體測(cè)試，具有操作簡(jiǎn)便,、檢測(cè)速度快,、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確等特點(diǎn)，對(duì)操作人員要求不高,，做到輕松上手,。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，對(duì)直徑為10 mm,、高度為7 mm的圓柱形試樣進(jìn)行了一組開發(fā)的單步QP熱處理,。將試樣在850°C下浸泡7分鐘，并在空氣中正火以使微觀結(jié)構(gòu)均勻化,。然后,，試樣最初在850°C下奧氏體化，在多功能爐中浸泡7分鐘,，然后在由240°C下的商用混合物組成的鹽浴中分配,，其中試樣被分配了1到20分鐘的不同時(shí)間。根據(jù)約束碳平衡計(jì)算的最佳溫度T_opt為255°C,，分配處理設(shè)置為240°C，以減少第一次淬火后的奧氏體分?jǐn)?shù),，從而減少第二次淬火階段形成的新鮮馬氏體,。

所應(yīng)用的QP處理?xiàng)l件如圖1所示。 進(jìn)行了進(jìn)一步的分析,，以比較研究RA的存在對(duì)材料拉伸性能的影響,。對(duì)照樣品接受QT處理,。這些處理旨在引入與QP樣品相同回火水平的馬氏體顯微組織。QT樣品的熱處理如下：1）在850°C下奧氏體化7分鐘,；2） 室溫油淬,；3）在240°C下回火1/5/10/20分鐘。然后將所得QT樣品與相應(yīng)的QP條件進(jìn)行比較,。

通過AREX D和測(cè)量QP處理后鋼中RA%含量,，結(jié)果如表3所示。RA含量范圍為4.6%至7.8 %,，這些含量低于約束碳平衡模型的理論含量,，因?yàn)槟Ｐ偷募僭O(shè)，即沒有碳化物沉淀,、分配和固定界面,，在實(shí)際情況下并不成立。在熱處理過程中,，由于化學(xué)成分未受影響,，碳化物沉淀沒有得到抑制，而分配溫度和時(shí)間不足以實(shí)現(xiàn)的碳分配,。因此,，有效或部分穩(wěn)定奧氏體的碳量減少，從而減少了RA的最終量,?？梢院苋菀椎赜^察到，分配持續(xù)時(shí)間會(huì)影響RA的最終量,，RA在10分鐘左右開始變大,，之后開始減少。這一趨勢(shì)表明,，可以確定使RA量的佳時(shí)間,。    

本文成功地將單步QP處理應(yīng)用于AISI 4140（42CrMo4）低合金鋼。所提出的QP處理在室溫下有效地穩(wěn)定了商用低合金鋼馬氏體微觀結(jié)構(gòu)中相當(dāng)一部分RA（4.6%至7.8%）,。在所研究的條件中,，AISI 4140在240°C下10分鐘的QP提供了最高含量的RA。

參考文獻(xiàn)：Belfi, M., Barella, S., Gruttadauria, A., etc., On the Strain Hardening and Tensile Properties of AISI 4140 Steel via Single-Step Quenching and Partitioning Treatments. steel research int. 2025, 96: 2400513.

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