车轮用低碳贝氏体钢组织调控及性能研究进展

杜延政1, 刘国龙1,2, 冯晓勇2, 刘帅1, 冯运莉1, 张福成1,2(1.华北理工大学 冶金与能源学院；2.燕赵钢铁实验室)

摘要: 汽车行业的快速发展对汽车车轮用钢的综合性能提出了更高的要求。当前, 汽车车轮用钢重点聚焦于实现轻量化、低碳化以及高强度与高韧性的结合。综述了低碳贝氏体钢在车轮应用中的微观组织调控及性能研究进展。对合金元素、轧制温度、冷却速度以及等温淬火对贝氏体、铁素体及M/ A 岛转变、形貌、尺寸和位错密度的影响进行了深入分析, 并着重讨论了其对C 原子扩散和移动速率的影响, 提出调控这些因素以实现材料性能的优化。微合金化技术的应用被证明可以有效提高车轮钢的性能, 添加C、Mn 元素可以延长孕育期, 获得细小的贝氏体组织, 而Si 元素可以抑制碳化物的形成, Al 元素则能增大贝氏体形核的驱动力, 细化贝氏体板条。研究表明, 较低的终轧温度和高冷速有利于获得数量多、尺寸小、分布均匀的M/ A 岛, 这有助于提高材料的强度。同时, 较低的终轧温度还能获得尺寸更小的第二相粒子, 进一步提高材料的力学性能。而较高的冷却速度会导致GB 向板条马氏体(LB) 的转变, 使得M/ A 岛由块状变为薄膜状, 此结构能有效阻止裂纹的扩展,提高材料的韧性。此外, 低等温淬火温度下较长时间的保温会增大过冷度, 使得组织更容易向超细贝氏体转变, 这对于提高材料的综合性能非常有利。最后, 提出车轮用低碳贝氏体钢目前存在的问题及对其未来研究方向进行了展望, 为今后车轮用钢的轻量化开发和安全服役提供参考。

关键词: 车轮用钢; 低碳贝氏体; 控轧控冷; 等温淬火; 组织调控; 力学性能