回火工艺对AerMet340钢性能和微观组织的影响

 目前，超高强度钢仍然是材料科学前沿的研究热点。在20世纪90年代，美国研制了二次硬化型超高强度钢AerMet100钢，该钢具备目前最佳的强度和韧性配合，是目前综合性能最高的材料之一，迅速成为航空、航天等高科技领域的首选材料，1999年美国又开发出强度更高的二次硬化型超高强度钢AerMet310钢（专利号US5866066），之后又研制抗拉强度达340ksi的AerMet340钢并申报专利。为了推动我国超高强度钢领域的不断进步，瞄准世界前沿技术发展，有必要对新型二次硬化型超高强度钢AerMet340进行系统的研究。 试验AerMet340钢采用真空感应冶炼，其主要化学成分为（质量分数，%）0.33C、2.18Cr、12.10Ni、1.85Mo、15.60Co，余量Fe。钢锭经高温扩散退火后，锻造成材，经粗车加工后进行热处理，热处理工艺为：960℃固溶处理1h后油淬，经-73℃深冷处理1h后在空气中回到室温，然后在300～550℃范围回火1～8h后空冷。为了与AerMet100钢的峰值强度所对应的回火温度作对比，特别研究了468℃、482℃两个回火温度点。采用力学性能测试、SEM、TEM、XRD等试验方法研究了回火温度和时间对二次硬化型超强度钢AerMet340的力学性能及微观组织的影响。试验结果表明：（1）AerMet340钢的回火曲线呈现明显的二次硬化现象，获得最佳综合性能的回火工艺为482℃×5h，经此工艺回火后试验钢的断口形貌为韧窝+少量准解理。试验钢抗拉强度的峰值强度为2460MPa，峰值温度为450℃，断口为解理型；规定塑性延伸强度的峰值强度为2061MPa，峰值温度滞后约20℃，约为468℃，断口为准解理型。（2）在低温回火时，AerMet340钢的组织主要由回火马氏体和ε-碳化物组成，在高于468℃回火时，基体中观察到弥散分布的细小针状M2C碳化物，这是该钢获得高强度的主要原因之一。随着回火温度的升高，合金碳化物M2C的主要成分Fe、Cr、Mo含量明显升高，使得M2C的晶格常数发生明显变化，并逐渐脱离了与基体的共格关系。 (来源：热处理)