关于Fe–Al–C–V高比杨氏模量钢的微观结构依赖性耐磨性的研究

《steel research international》：Investigation on the Microstructure-Dependent Wear Resistance of a Fe–Al–C–V High Specific Young's Modulus Steel

κ碳化物增强的高比模量钢在热轧和离异共晶转变处理后表现出不同的磨损性能。研究表明热轧态钢表面硬度（434±18.7 HV）和屈服强度更高，但延展性较低，其致密的片层状κ碳化物网络有效抑制磨粒嵌入和材料剥落，显著提升磨损性能；而离异共晶转变态钢虽形成较深的加工硬化层，但因碳化物球化/短棒状结构导致屈服强度（540±7.2 MPa）降低和抗磨粒穿透能力减弱，整体磨损性能较差。该研究揭示了微观结构设计对轻量化HSYM钢强塑积及耐磨性协同优化的关键作用。

　　

摘要

近年来，一种含有κ-碳化物的高强度、高杨氏模量（HSYM）钢材得到了开发和研究，但其服役性能仍相对较少被探索。在本研究中，通过热轧和离散共析转变热处理条件，对Fe-B-Al-C-V HSYM钢材的耐磨性能进行了实验研究。拉伸试验表明，热轧（HR）样品具有更高的表面硬度和屈服强度，但延展性较差；而离散共析转变（DET）样品的延展性较好。三体冲击磨损试验结果显示，HR样品的质量损失更低，耐磨性能更优。这种性能提升主要归因于其更高的表面硬度（434 ± 18.7 HV）以及紧密排列的层状碳化物网络，该网络能有效抵抗磨料颗粒的嵌入并延缓材料剥落。相比之下，DET样品中的κ-碳化物呈球形或短棒状，由于塑性较高而形成了更深的加工硬化层，但由于屈服强度较低（540 ± 7.2 MPa）和耐磨性较差，导致耐磨性能不佳。这些发现强调了微观结构设计在优化轻质HSYM钢材的强度-延展性和耐磨性平衡方面的重要作用，尤其是在汽车应用领域。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。