金属热处理

作者：龙绍檑, 朱单单, 罗相兰, 易艳良, 杨明, 卢叶茂, 梁益龙

单位：1.贵州理工学院 材料与能源工程学院, 贵州 贵阳 550003;；2.贵州永红换热冷却技术有限公司, 贵州 黔南 550601;；3.暨南大学 化材学院, 广东 广州 510632;；4.贵州大学 材料与冶金学院, 贵州 贵阳 550025

关键词：低碳20CrMnTi钢,板条马氏体,多层次结构,TiN,断裂韧度

基金：贵州省基础研究计划(自然科学类)(黔科合基础[2020]1Y199);高层次人才科研启动经费项目(XJGC20190949)

采用三点弯曲试样测试了20CrMnTi钢的断裂韧度(KIC),发现KIC值随晶粒粗化而降低,这与其他低碳板条马氏体钢KIC和晶粒尺寸的关系相矛盾。基于此,通过OM、EBSD、SEM等方式及热力学模型、断裂力学模型对20CrMnTi钢的断裂行为进行了分析。结果表明,基于Hall-Petch方程建立的20CrMnTi钢多层次组织与KIC的关系发现,马氏体板条块(Block)是其断裂韧度的有效晶粒,但断裂形貌分析显示,20CrMnTi钢粗晶和细晶状态的有效晶粒不同。进一步分析发现,断口上存在一定数量的不规则TiN夹杂,热力学计算显示TiN夹杂形成于液相区,尺寸较粗大,很容易导致裂纹萌生。借助SEM和断裂力学计算对裂纹扩展进行分析,发现20CrMnTi钢细晶状态下裂纹扩展曲折进行,且横切板条马氏体束,导致其获得较好断裂韧度,而粗晶状态下裂纹路径平直,展现出较差的韧性。因此,TiN夹杂的形成是导致20CrMnTi钢的断裂韧度发生突变的关键因素,该研究结果对高性能20CrMnTi钢的制备具有重要指导意义。

来源：2025年第2期

《金属热处理》期刊编辑部

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