合金元素对大截面低碳马氏体性能的影响

前述力学性能试验结果说明，20CrMnSiMoVA、20SiMn2MoVA、20Cr2Ni4A三种不同合金化的低碳马氏体钢的强度指标、塑性韧性指标（包括断裂韧性K_IC）、疲劳性能（疲劳强度、疲劳缺口敏感度、疲劳裂纹孕育期、疲劳裂纹扩展速率等）是大体相近的。其中，20CrMnSiMoVA与20SiMn2MoVA的综合力学性能尤其接近。这两种钢的强度指标，特别是疲劳强度，以及疲劳过载能力（即疲劳曲线持久值部分的位置），比含镍铬较高的20Cr2Ni4A钢更高一些。关于合金元素的作用，对于固溶强化，由于碳的效应存在，合金元素居于次要地位。在常用的合金元素中，只有硅、锰的作用较明显些。因此，在这一点上，20CrMnSiMoVA、20SiMn2MoVA比20Cr2Ni4A有利。有关增加淬透性，20Cr2Ni4A主要依靠铬、镍的配合，但20CrMnSiMoVA、20SiMn2MoVA中的锰、钼等元素作用也是很显著的。实际上，这三个钢种虽然合金化情况不一样，但淬透性是接近的。从改善力学性能来看，镍固然能提高冲击韧性，而钼和微量钒也能有效地增加钢的塑性韧性。表2说明，20CrMnSiMo VA、20SiMn2Mo VA的塑性韧性指标并不比20Cr2Ni4A低，由于低碳马氏体钢是在低温回火状态使用，消除淬火内应力是需要考虑的。因此，能适当提高回火温度，推迟第一类回火脆性的元素，是十分有利的。硅提高马氏体分解温度，从而增加钢的回火抗力，并将可逆回火脆性范围移向较高的回火温度，硅的作用在图5中表现得很明显。20CrMnSiMoVA在300℃回火时，α_ku、K_IC只略有下降，而此时20Cr2Ni4A已是脆性低谷，α_ku、K_IC极低（见图6）。并且纵观整个回火温度范围，20CrMnSiMoVA不仅强度指标是最高值，而且α_ku和K_IC的最高值也在低温回火区；而20Cr2Ni4A的α_ku、K_IC最高值在高温回火区。由此看来，大截面低碳马氏体的合金化方向和中碳调质钢不同，似应为Cr-Mn-Si-Mo-V或Si-Mn-Mo-V系，而不是通常的Ni-Cr系。从本次试验来看，Cr-Mn-Si-Mo-V系又较Si-Mn-Mo-V系稍好。(www.xing528.com)