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中锰钢通常指锰元素含量在3-10 wt.%的钢。该类钢相对于高锰钢而言,具有成本低和生产简单的优势;相对于低锰钢而言,由于相对较多锰元素的加入,扩大了奥氏体相变区,给钢的组织和性能调控带来了更多便利。随着科学技术的发展,锰元素的添加带来的冶炼等难题逐渐得到解决,中锰钢的研究成为大家关注的热点。本文对一种低碳中锰钢(0.12C-3Mn)热处理过程中的组织性能进行研究,分析了钢板轧后经传统离线淬火-回火(Q-T)、淬火-配分(Q-P)以及两相区临界热处理-高温回火(Q-Q’-T)后的组织和性能的演变规律,并对传统离线淬火-回火和淬火-配分工艺条件下实验钢的磨损性能进行分析。上述研究,可以为该类钢在工程机械和汽车领域的应用提供参考。本文的主要研究内容和得到结论如下:(1)研究了实验钢在不同冷却条件下的连续冷却相变规律,得到了实验钢在无变形条件下的连续冷却转变(CCT)曲线,并分析了实验钢的硬度随冷速的变化情况。结果表明:实验钢的连续冷却转变曲线主要由低冷速下的贝氏体相变区、中冷速下的贝氏体马氏体相变区和高冷速下的马氏体相变区三部分组成;在冷速为5℃/s及以上即可得到全部的马氏体组织,展现出良好的淬透性;在冷速为5℃/s及以下时,实验钢的硬度随冷速的增加而增加,当冷速达到5℃/s以上时,硬度随冷速的变化不明显。(2)研究了实验钢轧后经传统离线淬火-回火(Q-T)工艺时的组织和性能演变规律,并分析了优化工艺条件下的磨损性能变化情况。结果表明:实验钢在780℃淬火、250℃回火可以得到最优的力学性能,此时,抗拉强度为1316MPa,屈服强度为1113MPa,延伸率为13%,室温下冲击功达到了 95J,耐磨性能是常规低合金耐磨钢的1.18倍。(3)研究了实验钢轧后经淬火-配分(Q-P)工艺时的组织和性能演变规律,分析了优化工艺条件下的磨损性能变化情况。结果表明:实验钢在淬火至300℃后320℃配分60s,可以得到最优的力学性能,此时,抗拉强度为1240MPa,屈服强度为865MPa,延伸率为15%,-40℃冲击功达到了 20J,耐磨性能是常规低合金耐磨钢的1.04倍。(4)分析了实验钢轧后经两相区临界热处理-高温回火(Q-Q’-T)过程中的组织和性能变化情况,探讨了临界热处理过程中的残余奥氏体的形态与分布随两相区淬火温度和回火温度的变化规律。结果表明:采用900℃淬火,720℃两相区临界淬火和680℃高温回火工艺可使实验钢强塑积为28GPa%的最优搭配,展现出良好的力学性能。临界热处理回火温度对残余奥氏体的含量有着较大的影响。随着回火温度升高,残余奥氏体含量由6%增加至15%;临界热处理两相区淬火温度对残余奥氏体的分布和形态均有一定的影响。当两相区淬火温度为700℃时,残余奥氏体较为细小,且主要分布在晶界上;当两相区淬火温度为72C℃时,残余奥氏体在晶界上呈较大块分布;当两相区淬火温度为740℃时,较大的块状残余奥氏体和细小的奥氏体同时存在,大块残余奥氏体主要分布在晶界上,而细小残余奥氏体则主要分布在相间。