采用短流程连铸技术生产具有优异力学性能的低成本无钴马氏体时效钢

《METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS A-PHYSICAL METALLURGY AND MATERIALS SCIENCE》：Short-Process Strip Casting to Produce Low-Cost Cobalt-Free Maraging Steel with Excellent Mechanical Properties

　　

摘要

传统的加工方法需要大量添加昂贵的合金元素如钴，且涉及多个复杂的工序，从而导致较高的生产成本和较低的效率。在本研究中，通过双辊铸带工艺制造出无钴马氏体时效钢带，随后再进行热轧和时效处理。在双辊铸带过程中产生的亚快速冷却效应形成了完全的马氏体微观结构，其特征是镍和钼在微米级别上发生偏析，且不存在残余奥氏体或析出物。随后的热轧将富含镍的晶间区域分解为均匀分布的微区，同时引入了高密度的位错和晶界。在时效过程中，由于镍的偏析所导致的成分波动以及位错和晶界等结构缺陷，共同促进了逆转变奥氏体的形成。因此，成分设计和微观结构调控的协同作用显著加快了转变速率。这使得细小且均匀分布的逆转变奥氏体得以形成，从而在保持高强度的同时提升了材料的延展性。与此同时，马氏体基体中均匀分布的纳米级析出物则起到了主要的强化作用。最终，HR35-AT试样的抗拉强度达到了1336兆帕，总延伸率为25.7%。这些结果表明，双辊铸带工艺为生产高性能无钴马氏体时效钢带提供了一种高效且经济的方法。通过省去长时间的均质化处理和繁琐的热轧工序，该工艺能够直接制造出具有优异强延性协同效应的马氏体时效钢。

传统的加工方法需要大量添加昂贵的合金元素如钴，且涉及多个复杂的工序，从而导致较高的生产成本和较低的效率。在本研究中，通过双辊铸带工艺制造出无钴马氏体时效钢带，随后再进行热轧和时效处理。在双辊铸带过程中产生的亚快速冷却效应形成了完全的马氏体微观结构，其特征是镍和钼在微米级别上发生偏析，且不存在残余奥氏体或析出物。随后的热轧将富含镍的晶间区域分解为均匀分布的微区，同时引入了高密度的位错和晶界。在时效过程中，由于镍的偏析所导致的成分波动以及位错和晶界等结构缺陷，共同促进了逆转变奥氏体的形成。因此，成分设计和微观结构调控的协同作用显著加快了转变速率。这导致了细小且均匀分布的逆转变奥氏体的形成，从而在保持高强度的同时提升了材料的延展性。与此同时，马氏体基体中均匀分布的纳米级析出物则起到了主要的强化作用。最终，HR35-AT试样的抗拉强度达到了1336兆帕，总延伸率为25.7%。这些结果表明，双辊铸带工艺为生产高性能无钴马氏体时效钢带提供了一种高效且经济的方法。通过省去长时间的均质化处理和繁琐的热轧工序，该工艺能够直接制造出具有优异强延性协同效应的马氏体时效钢。