激光沉积贝氏体钢的短时等温热处理实现高强度-塑性协同优化研究

为解决传统铁路道岔用贝氏体钢因块状残余奥氏体(RA)导致的强韧性下降及生产周期长、能耗高的问题，研究人员创新性地采用4340/Ni包覆SiC/FeSi6.5/Al复合粉末激光沉积结合短时等温热处理工艺。通过Si-Al协同作用抑制碳化物析出，获得纳米级板条贝氏体与高密度薄膜状RA的复合组织，强度-延伸率积达30.74 GPa%——达到传统轧制贝氏体钢的1.5倍，实现了优异的强塑性协同。

　　

传统贝氏体钢在铁路道岔应用中面临两大痛点：块状残余奥氏体(Retained Austenite, RA)导致的力学性能衰减，以及冗长耗能的生产流程。激光沉积技术(Laser Deposition)为这一困局带来转机——该工艺制备的贝氏体钢不仅硬度出众，更展现出卓越的强韧性与短流程优势。

研究团队独辟蹊径，将4340钢/Ni包覆碳化硅(SiC)/FeSi_6.5/铝(Al)复合粉末激光沉积与短时等温热处理(Isothermal Heat Treatment)创新结合。硅(Si)和铝(Al)的协同效应犹如精密调控的"分子刹车"，有效遏制了碳化物析出。当在300℃进行180分钟热处理时，材料内部上演精彩相变：纳米级板条贝氏体(Lath Bainite)与薄膜状RA组成"刚柔并济"的复合微观结构，强度-延伸率乘积飙升至30.74 GPa%，较传统轧制工艺提升50%。

随着等温时间延长，RA含量先增后稳，其碳含量则持续攀升。块状RA逐渐让位于薄膜状结构，马氏体含量同步降低。这种微观结构的精妙演变带来力学性能的"三级跳"：抗拉强度先扬后抑，延伸率与强塑积则持续走高。该研究为高强度高韧性贝氏体钢的短流程制备提供了全新范式。