钢铁研究学报

作者：汪子博¹, 郑慧敏², 杜泽汀³, 孙佳星¹, 李长荣¹, 郭翠萍¹

单位：1.北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;；2.安泰(霸州)特种粉业有限公司,河北廊坊065700;；3.北京科技大学新材料技术研究院,北京100083

关键词：马氏体时效钢,烧结工艺,热处理工艺,力学性能,断口形貌

基金：北京市自然科学基金资助项目(2232077);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(FRF-TP-24-054A)

不同的微合金化元素、烧结工艺和热处理工艺是调控粉末马氏体时效钢性能的关键因素。因此本文系统地研究了Cu、V和Ti微合金化元素对Fe-13Co-8Ni-8Cr-6Mo-0.4Nb-0.1Al马氏体时效钢在不同的烧结工艺 (烧结温度和烧结时间) 后的致密度、微观组织和力学性能。基于粉末冶金烧结致密化原理和微合金化理论,通过注射成型工艺制备了3种马氏体时效钢,并在1 330~1 390 ℃真空烧结,通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对其显微组织进行了表征,并且利用显微维氏硬度计和微机控制电子万能试验机对力学性能进行了测试。结果表明,添加质量分数0.3% V的样品在1 330 ℃下烧结4 h硬度可达353HV,屈服强度达到675 MPa;添加质量分数3% Cu的样品在1 330 ℃下烧结4 h伸长率可达50%,断口形貌中韧窝较多;添加质量分数0.4% Ti的样品平均晶粒尺寸远小于其他两种样品,在1 390 ℃下烧结4 h平均晶粒尺寸为12.58 μm。此外,含V样品经过1 040 ℃固溶1 h和510 ℃时效4 h后,其屈服强度达1 803 MPa,伸长率达3.02%,较未微合金化基体钢强度和伸长率均有提高。基于上述研究成果,V元素能在保持烧结态较高强度的同时提高钢时效态的强度,Ti元素能显著细化钢的晶粒,Cu元素能显著提高钢的伸长率。通过改变元素种类和烧结条件、热处理工艺,可实现对马氏体时效钢微观组织的调控,从而优化其综合性能。后续研究可聚焦于多元微合金化方向的探索,以获取更佳的性能匹配,推动该类材料在实际工程中的应用。

来源：2026年第1期

《钢铁研究学报》期刊编辑部

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