超高碳鋼，即含碳量在1%到2.1%的過(guò)共析鋼，曾經(jīng)長(zhǎng)期被認(rèn)為是一種脆性材料，而被排除在鋼鐵生產(chǎn)之外。但是近年來(lái)的研究證明，只要改變超高碳鋼中碳化物的分布狀態(tài)，就可以克服脆性，而獲得兼有高強(qiáng)度（屈服強(qiáng)度1000MPa以上，抗張強(qiáng)度1200MPa以上）與高韌塑性（伸長(zhǎng)率10-20%）的良好綜合力學(xué)性能，是一種很有發(fā)展希望而又較少消耗稀缺合金元素的結(jié)構(gòu)材料。
碳本來(lái)是鋼鐵材料最有效而又最廉價(jià)的強(qiáng)化元素，在中低碳范圍里，碳含量的增加一般都有利于強(qiáng)度的提高。然而當(dāng)碳含量超過(guò)共析成分，就很容易在工藝過(guò)程中生成沿晶界的碳化物連續(xù)網(wǎng)絡(luò)，這種組織結(jié)構(gòu)對(duì)韌塑性危害極大，也使材料強(qiáng)度急劇下降。如果能避免這種碳化物網(wǎng)絡(luò)的形成，或者用適當(dāng)?shù)姆椒ù蛩樘蓟?，就可以有效地克服脆性。如果能夠使得碳化物以一種細(xì)小顆粒彌散分布的狀態(tài)存在于鐵基體，則不僅能夠?qū)崿F(xiàn)韌塑化，而且可以充分發(fā)揮碳化物的第二相強(qiáng)化效應(yīng)，達(dá)到高強(qiáng)度鋼或者超高強(qiáng)度鋼的強(qiáng)度水平。
保溫一段時(shí)間，使碳化物充分均勻地溶解于奧氏體中，然后在γ+Fe3C區(qū)進(jìn)行連續(xù)的熱機(jī)械加工（熱軋或鍛造等），使連續(xù)的先共析網(wǎng)狀碳化物破碎成較細(xì)的球狀碳化物顆粒，并細(xì)化奧氏體晶粒。最后在α+Fe3C區(qū)進(jìn)行熱軋等機(jī)械加工，進(jìn)一步細(xì)化球狀的碳化物顆粒，并破碎珠光體組織。這種工藝路線的缺點(diǎn)就是太復(fù)雜。碎化碳化物有多種方法。國(guó)外專利中已可查到許多資料，主要是利用反復(fù)的熱加工。
最近幾年，國(guó)內(nèi)對(duì)超高碳鋼的研究也在升溫。從已公布的專利材料看，改變工藝路線，簡(jiǎn)化工藝流程是主要特點(diǎn)。其中頗有成效的方法是利用噴射成形等新的工藝手段，在快速凝固的條件下，直接避免晶界過(guò)共析碳化物網(wǎng)絡(luò)的生成，也就免去了后繼的用以碎化碳化物的復(fù)雜的熱加工或熱處理。所報(bào)道的性能水平為：抗張強(qiáng)度1300MPa（注：超過(guò)現(xiàn)有市場(chǎng)上高強(qiáng)度鋼的強(qiáng)度水平而接近超高強(qiáng)度鋼的強(qiáng)度水平），伸長(zhǎng)率18.5%。
——摘自《中國(guó)金屬制品網(wǎng)》
超高碳鋼
作者：張銀環(huán)
來(lái)源：技術(shù)中心 發(fā)布時(shí)間：2010年06月21日 點(diǎn)擊數(shù)：
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