國外低碳貝氏體鋼研究現(xiàn)狀

  國外學者根據(jù)貝氏體相變理論對貝氏體鋼進行了大量的研究,設計了不同成分的鋼種和生產工藝,形成了不同系列的貝氏體鋼,大大推動了貝氏體鋼的發(fā)展及其應用。

  20世紀50年代,英國人P.B.Pickering等發(fā)明了Mo2B系空冷貝氏體鋼。Mo與B的結合可以使鋼在相當寬的連續(xù)冷卻速度范圍內獲得貝氏體組織。由于生產成本較高,因此該鋼種的發(fā)展受到一定限制。

  日本東京鋼公司研制了低碳含V貝氏體非調質鋼,該鋼鍛后空冷得到以貝氏體為主及少量鐵素體和珠光體的顯微組織,其抗拉強度達到800~1000MPa,室溫沖擊韌性為50J/cm2,而-40℃沖擊韌性仍高達40J/cm2。日本新日鐵公司在貝氏體非調質鋼的研究開發(fā)中多添加微合金化元素,這類鋼在很寬的冷卻速度范圍內都可獲得貝氏體組織,并可獲得更好的低溫性能,適合于強度高、韌性好的汽車行走系部件。

  F.G.Caballelo等在設計高強度貝氏體鋼的研究中,設計了Fe20.2C22Si23Mn和Fe20.4C22Si24Ni兩種鋼成分。研究發(fā)現(xiàn),F(xiàn)e20.2C22Si23Mn貝氏體鋼表現(xiàn)出良好的斷裂韌性,強度可以達到1375~1440MPa;而增加碳含量,即Fe20.4C22Si24Ni成分的貝氏體鋼強度可達1500~1840MPa,其斷裂韌性稍低,但仍然要高于高強度馬氏體鋼。這兩種鋼均需回火處理。美國聯(lián)邦鐵路管理局與Tuskegee大學聯(lián)合開發(fā)的低碳貝氏體鋼軌鋼,其極限強度、屈服強度、延伸率分別為1500MPa、1100MPa和13%,比相同條件下的珠光體鋼性能要高,且具有良好的斷裂韌性(KIc=150MPa.m1/2),其值是相同條件下珠光體鋼斷裂韌性的115倍。

  低碳微合金化控軋控冷貝氏體鋼研制成功后,受到工程界的注意,逐步得以推廣應用。在此基礎上發(fā)展了超低碳的控軋控冷貝氏體鋼(ULCB鋼,含碳量小于0.05%)。McEvily于1967年研制出采用Mn、Mo、Ni、Nb合金化的ULCB鋼,經熱機械控制(TMCP)處理后,屈服強度達到700MPa,且具有良好的低溫韌性和焊接性能。日本鋼鐵公司研制了X70和X80超低碳控軋貝氏體鋼,其屈服強度高于500MPa,脆性轉變溫度(FATT)小于-80℃,它既可以作為低溫管線鋼,也可作為艦艇系列用鋼。DeArDo等開發(fā)出ULCB2100型超低碳貝氏體中厚鋼板(含碳量低于0.03%),通過控軋控冷處理和高度合金化實現(xiàn)細晶強化、彌散強化與位錯強化的綜合作用。該鋼種以80%累積變形量進行精軋并隨后空冷,其屈服強度可高達700MPa,且FATT可提高到-50℃。

  巴西學者通過模擬高強低合金貝氏體鋼的控軋控冷工藝過程,研究了控軋控冷工藝參數(shù)對其微觀組織和力學性能的影響,發(fā)現(xiàn)軋制后冷卻速率與終軋溫度是主要的控制工藝參數(shù)。波蘭學者研究了在熱軋、淬火及回火加工條件下超低碳貝氏體鋼的微觀組織與力學性能,研究表明,可以獲得屈服強度大于650MPa、低溫沖擊性能為200J(213K)的應用于造船、海上石油鉆采平臺、壓力容器及高性能結構部件的超低碳貝氏體鋼板。

  近代工業(yè)發(fā)展對熱軋非調質鋼板的性能要求越來越高,除了具有高強度外,還要具有良好的韌性、焊接性能及低的冷脆性。目前世界上許多國家都利用(超)低碳的控軋控冷貝氏體鋼生產高寒地區(qū)使用的輸油、輸氣管道用鋼板、低碳含鈮的低合金高強度鋼板、高韌性鋼板,以及造船板、橋梁鋼板、壓力容器用鋼板等。