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M50钢作为高温轴承钢,具有较好的高温硬度,高温基础疲劳性能和高温尺寸稳定性。其传统的热处理工艺为一次淬火和多次高温回火,由于合金元素高,残余奥氏体不能被完全消除,后续残余奥氏体的转变导致尺寸稳定性变差。Speer提出的Q-P工艺能够使C元素从马氏体中扩散到残余奥氏体中使其稳定。鉴于M50钢中Cr、Mo、V元素均为强碳化物形成元素,直接采取Q-P工艺碳化物的析出会对C元素造成强烈竞争关系。本文首先进行一次回火处理,促进碳化物析出的同时还能够使残余奥氏体进行分解,形成新鲜的马氏体。再通过碳分配处理,使新鲜马氏体中的C元素扩散到残余奥氏体使其稳定,称之为Q-T-P工艺。研究了一次回火后M50钢的组织形貌,以及碳分配过程对残余奥氏体、碳化物的影响及对硬度、韧性的影响。对一次回火后的M50钢进行研究,发现其残余奥氏体含量由淬火态的18.24%降低为1.32%。板条状和孪晶马氏体共同存在,回火使得残余奥氏体分解为马氏体和渗碳体共存的上贝氏体。碳化物形态有块状,球状和针状,XRD分析表明碳化物主要有MC和M2C两种类型。碳分配处理中残余奥氏体含量随着温度的升高而减少,碳分配完成的速度随温度的升高而加快,同一温度碳分配时,残余奥氏体含量随着碳分配时间的增加而减少,但会在某一时间点出现残余奥氏体含量的第二次升高,并且此时间点随着碳分配温度的升高而提前。碳分配后碳化物的类型仍旧为MC型和M2C型,但M2C型碳化物含量有所升高,随着碳分配温度的升高和保温时间的延长,碳化物的总含量升高。对进行碳分配处理后的M50钢分别进行硬度、冲击韧性和断裂韧性的测试。发现M50钢经过不同温度和时间的碳分配后,硬度变化不大。直接一次回火的M50钢冲击功为11.68 J,在250℃下进行碳分配时,保温20 min时得到最高的冲击功,为17.42J,较一次回火的试样提升了49%。在300℃碳分配时保温20 min得到最高的冲击功,为16.72J,较一次回火提高了43%。350℃和400℃温度下碳分配时冲击功提升幅度不大。一次回火和碳分配后的冲击断口形貌均为典型的脆性断裂。250℃、20 min碳分配和300℃、20 min碳分配处理后的断口纤维区厚度方向连续存在,韧窝分布均匀。350℃、20 min和400℃、20 min碳分配处理后的纤维区不连续,有大块易碎碳化物的存在。断口微裂纹处未发现致脆元素的偏聚。一次回火M50钢的断裂韧性为17.79 MPa?m1/2,250℃、20 min碳分配和300℃、20 min碳分配的M50钢的断裂韧性分别为18.55 MPa?m1/2和19.20 MPa?m1/2,较一次回火后的试样断裂韧性提升不大。