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Q-P钢处理工艺及合金元素的影响分解--第1页

热处理工艺对Q-P钢微观组织和力学性能的影响

王兆华

摘要：传统淬火-回火工艺不能满足高强度钢对韧性的要求，Speer提出的淬火-

分配(Q-P)工艺，使得在淬火钢内稳定存在一定量的残余奥氏体，实现了钢强度

和韧性的优异配合。本文对Q-P钢的形成机制作了介绍，总结了国内学者对Q-P

钢组织和力学性能的研究，提出Q-P钢目前发展所遇到的问题。

关键词：Q-P钢；热处理；显微组织；力学性能

近年来，汽车工业的快速发展对汽车用钢板提出了更高的性能要求，各种先

[1]

进高强度钢(ASHH)、如双相钢(DP)、应变诱发塑性钢(TRIP)得到了迅速发展。

在生产高强度钢的热处理工艺中，淬火-回火工艺得到广泛应用，但是传统热处

理工艺因马氏体和残余奥氏体在回火过程中发生分解而未能充分利用到其组织

[2-3]

的优越性能。研究表明：合金钢在淬火过程中发生马氏体相变的同时碳原子

会扩散到奥氏体中使其富碳，从而降低马氏体转变终了温度并使奥氏体稳定。经

Q-P处理后，钢的强韧性比TRIP钢、双相钢(DP)和一般淬火后的马氏体型钢

[4]

优越。

1Q-P钢的显微组织和形成机制

1.1Q-P钢的显微组织

典型的Q-P钢的显微组织为马氏体+残余奥氏体。马氏体形貌随含碳量的不

同，呈现出低碳马氏体和中碳马氏体的特征；残余奥氏体以两种形态分布在不同

的位置，一种是以薄膜状分布在马氏体板条之间，另一种是以块状分布在原奥氏

[2,5]

体晶界上。

残余奥氏体的量随着Q-P处理中的保温温度和时间而改变：保温温度较低

时，马氏体中会析出渗碳体，使奥氏体的量减少；在较高温度下，奥氏体会发生

分解，形成无碳化物贝氏体。出现第一个峰后，随分配时间的延长，由于析出渗

碳体或奥氏体分解，奥氏体量减少后，经奥氏体富碳，奥氏体量又出现第二个峰

[4,6]

值，随后又减小直至零值。

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图1分配时间和分配温度对残余奥氏体量的影响

1.2Q-P钢的形成机制

基于碳原子在较低温度下可在奥氏体和马氏体重新分配的原理，Speer提出了淬

火-分配(QuenchingPartitioning)处理工艺。首先将钢板加热到高于A点的某一

3

温度TA，并保温一段时间；然后快冷至Ms和Mf之间的某一温度TQ并短时间

保温，使其产生一定量的马氏体；再继续冷却(一步处理)或加热至Tp并保温(两

[3-4,7]

步处理)，最后快冷至室温。在分配处理过程中，马氏体作为碳的过饱和固

溶体，势必会降低含碳量以趋于稳定。马氏体降低含碳量的方式有两种：形成碳

化物析出或以碳原子的形式扩散到未转变的奥氏体中。若钢中含有抑制碳化物形

成元素如Si和Al，则马氏体只能通过碳原子向周围奥氏体中的扩散即“分配”

来降低自身碳含量。奥氏体中含碳量增加，导致奥氏体的热稳定化，在冷却过程

中不发生转变而稳