超高強度耐磨板以相變強化為基礎, 具有低屈強比, 高初始加工硬化率, 良好的強度和塑性的配合等特點。但是，目前能在汽車制造業中應用的超高強度耐磨板大多在1000 MPa級以下, 對1000 MPa級以上的研究比較缺乏, 而且高強、超高強度耐磨板大多成分設計復雜, 增加了工業化的難度, 其強化手段基本為相變強化、固溶強化等，比較單一。最近，科研工作者從經濟化、輕量化的角度出發, 不添加其他合金元素, 應用細晶強韌化原理研發了一種超高強度耐磨板。這種(zhong)耐(nai)(nai)磨板的(de)(de)屈(qu)服強(qiang)度為873 MPa, 抗拉強(qiang)度達到1483 MPa，表現為連(lian)續(xu)屈(qu)服的(de)(de)特征, 斷后總伸長率達到11%, 屈(qu)強(qiang)比為0.58, 其強(qiang)塑(su)積為16.32 GPa%，斷口灰色無光澤(ze), 韌窩狀(zhuang), 韌窩較(jiao)深, 大小為3-5 μm左(zuo)右, 呈現韌性斷裂(lie)的(de)(de)特征。這表明所研發的(de)(de)耐(nai)(nai)磨板兼(jian)有較(jiao)高的(de)(de)強(qiang)度和良好的(de)(de)塑(su)性。
該研發工(gong)作的主(zhu)要(yao)技術創新有以下(xia)幾(ji)點：
一、成分設計：
主要化學成分(質量分數, %)為: C 0.16、Si 1.38、Mn3.20、P 0.008、S 0.004, 其余為 Fe。與一般耐磨板相比, 在成分設計上, 所研發的耐磨板顯著提(ti)高Mn含(han)量至(zhi)3.2%，由此顯著提(ti)高了(le)淬(cui)透性并降(jiang)低了(le)Ac1、Ac3, 直(zhi)接影響退火前耐磨板(ban)的初始組織(zhi)和退火工藝(yi)參(can)數的設定, 對晶(jing)粒(li)細(xi)化起到了(le)關(guan)鍵作用。
二、熱處理工藝設計：
（1） 熱軋(ya)(ya)工藝(yi)采取五道(dao)(dao)次(ci)軋(ya)(ya)制(zhi), 每道(dao)(dao)次(ci)的相對壓下(xia)量(liang)(liang)分別為(wei)37.5%、40%、25%、44.4%和30%。前兩道(dao)(dao)次(ci)基本控(kong)制(zhi)在完(wan)(wan)全再結(jie)晶(jing)區軋(ya)(ya)制(zhi), 大的道(dao)(dao)次(ci)壓下(xia)量(liang)(liang)保證(zheng)了細(xi)小的完(wan)(wan)全再結(jie)晶(jing)奧(ao)氏體(ti)(ti)晶(jing)粒(li); 后(hou)兩道(dao)(dao)次(ci)基本控(kong)制(zhi)在完(wan)(wan)全非(fei)再結(jie)晶(jing)區軋(ya)(ya)制(zhi), 大的累計變(bian)形(xing)(xing)量(liang)(liang)為(wei)形(xing)(xing)變(bian)奧(ao)氏體(ti)(ti)內提(ti)(ti)供(gong)了大量(liang)(liang)位錯和變(bian)形(xing)(xing)帶(dai), 有利于增加形(xing)(xing)核(he)位置, 提(ti)(ti)高形(xing)(xing)核(he)率(lv), 細(xi)化晶(jing)粒(li)。熱軋(ya)(ya)組(zu)織細(xi)小且較為(wei)復雜, 主要由貝氏體(ti)(ti)和馬氏體(ti)(ti)組(zu)成, 存在很少(shao)量(liang)(liang)的多邊形(xing)(xing)鐵(tie)素體(ti)(ti), 晶(jing)粒(li)十分細(xi)小, 僅(jin)為(wei)1-2 μm。
（2） 較大(da)的(de)(de)冷軋壓下率（70%）促進(jin)晶(jing)粒(li)細(xi)化。在低溫下的(de)(de)大(da)變(bian)形(xing)(xing)使硬質相破碎和(he)韌性相拉(la)長, 晶(jing)粒(li)內部產生大(da)量(liang)的(de)(de)位錯(cuo)和(he)形(xing)(xing)變(bian)帶, 有利于退火過程中奧(ao)氏體(ti)的(de)(de)形(xing)(xing)核和(he)細(xi)化。
（3） 較(jiao)低(di)的退(tui)火(huo)(huo)溫(wen)(wen)度和較(jiao)短的退(tui)火(huo)(huo)時間可(ke)有效避(bi)免高溫(wen)(wen)相區(qu)退(tui)火(huo)(huo)時晶粒的長大, 從而得到細(xi)小(xiao)的鐵素體和奧(ao)氏(shi)(shi)體晶粒, 直接影(ying)響馬氏(shi)(shi)體板(ban)條(tiao)的粗細(xi)。由于Mn含(han)量的增(zeng)加降低(di)了Ac1和Ac3點, 使試(shi)驗(yan)耐磨板(ban)在(zai)相對較(jiao)低(di)的溫(wen)(wen)度下就(jiu)達到高溫(wen)(wen)兩相區(qu), 從而降低(di)了退(tui)火(huo)(huo)溫(wen)(wen)度。試(shi)驗(yan)鋼(gang)在(zai)800℃退(tui)火(huo)(huo)即能夠得到91.2%的馬氏(shi)(shi)體組織, 而且采用連(lian)續退(tui)火(huo)(huo)工藝, 退(tui)火(huo)(huo)時間較(jiao)短，為100 s。
（4） 退火過程中的快(kuai)冷(leng)階段由于Mn 顯著(zhu)降低(di)了 Ms點而得到較(jiao)大(da)的過冷(leng)度(du)，有利于細(xi)化馬(ma)氏(shi)體板條。
（5） 較(jiao)低的(de)時效溫度(du)（240℃）有利于馬(ma)氏體回火中(zhong)在(zai)消除(chu)部分殘(can)余應力(li)的(de)基(ji)礎上阻(zu)礙馬(ma)氏體板(ban)條的(de)大量合并, 從而避免(mian)馬(ma)氏體板(ban)條束的(de)顯著(zhu)粗化。
上述措施有效促(cu)進了晶(jing)粒細化, 鐵素體尺寸為1-2 μm, 馬(ma)氏體板條(tiao)束有效晶(jing)粒尺寸為0.2-1.5 μm, 從而使耐磨板的強度和塑(su)韌性(xing)得以(yi)提高(gao)。