贝氏体钢热处理工艺概述及展望_张玉鹏.pdf

2023年 第5期 热加工1贝氏体钢热处理专题Bainitic Steel Heat Treatment Topic贝氏体钢热处理工艺概述及展望张玉鹏1，李硕研1，杨勇涛 2，张佩君1，郑春雷1，张福成11.燕山大学材料科学与工程学院 河北秦皇岛 0660042.河北人防工程设计研究院有限公司 河北石家庄 050000摘要：通过添加低廉的合金元素以及采用简单的热处理工艺就可以获得综合性能优异的贝氏体钢。贝氏体钢种类繁多，被广泛应用于汽车、工程机械、铁路及舰船等诸多领域。热处理工艺是获得性能优异的贝氏体钢的重要一环，目前试验研究及工业生产中已有多种热处理工艺，并且研究人员仍在致力于更加高效绿色的新工艺开发。主要概述了近些年来出现的贝氏体钢热处理工艺，并对其发展趋势做出展望。关键词：贝氏体钢；分类；热处理工艺；等温工艺；变形热处理；渗碳渗氮热处理基金项目：河北省自然科学基金（E2020208072），河北省自然基金（E2020203084）。通信作者：郑春雷，副研究员，主要研究方向为钢铁材料的氢脆以及环境服役性能，E-mail：。1 序言20世纪30年代，BAIN首次发现，当奥氏体过冷到低于珠光体转变温度和高于马氏体转变温度之间的温区时，会形成铁素体和碳化物两相组成的非层片状组织，后来将这种组织以发现者的名字命名为贝氏体（Bainite）。贝氏体组织形态复杂多样，对于贝氏体组织的分类并没有明确统一的标准，其中上贝氏体、下贝氏体是被广泛接受的传统贝氏体分类，其他形态各异的贝氏体其实都是上贝氏体或下贝氏体的变态1。由于其相变以及组织的复杂性，研究人员对贝氏体相变以及贝氏体钢进行了广泛的研究，在对比研究中发现，与传统的珠光体钢和高锰奥氏体钢相比，贝氏体钢能够在满足高强度和高韧性的前提下还具有良好的抗磨损及抗接触疲劳性能2，使其在工程机械、汽车及铁路等诸多方面被广泛应用。为满足工业上对钢材力学性能的需求，近几十年研究人员开发出许多不同合金元素体系的贝氏体钢种。目前，针对贝氏体钢研发的重要问题集中在强塑性匹配、耐磨性、疲劳性能和焊接性等的均衡适配以及贝氏体组织转变的控制。热处理工艺是影响贝氏体钢显微组织及性能的重要因素之一3。随着我国节能减排以及“碳达峰，碳中和”等战略的实施，通过简单热处理工艺获得高性能的贝氏体钢铁材料势必成为未来发展的目标。基于此，本文对贝氏体钢的热处理工艺现状以及发展趋势进行了综述，并对下一步的研究方向进行了展望。2 贝氏体钢的种类及用途贝氏体组织复杂多样，到目前为止仍没有明确而统一的分类方法，其中划分依据有形成温度、组织形态、相组成及碳含量等1。因此，贝氏体钢的种类也很繁多，分类方法也有多种，其中包括以热处理方式分类：空冷贝氏体钢、等温贝氏体钢、低温贝氏体钢等；以碳含量分类：超低碳贝氏体钢、低碳贝氏体钢、中碳贝氏体钢及高碳贝氏体钢。正因为贝氏体组织的多样性，以及良好的强度和韧性等综合力学性能，促进了贝氏体钢的研发和应用，科研工作者通过大量的研究工作开发出很多种合金元素体系的钢种以及相对应的生产工艺，大大推动了贝氏体钢的发展，其中主要包括Mo-B系或Mo系贝氏体钢4和Mn系贝氏体钢。Mn系贝氏体钢又可分为Mn-B系贝氏体钢5、Mn-Si系贝氏体钢6、Mn-Al系贝氏体钢7等类型。本节主要以合金元素分类进行贝氏体钢的介绍。2023年 第5期 热加工2贝氏体钢热处理专题Bainitic Steel Heat Treatment Topic2.1 Mo-B系贝氏体钢 英国人PICKERING P B等4在BANDGETT和REEVE研究的基础上发明了Mo-B系空冷贝氏体钢，Mo与B的结合可使钢在空冷条件下获得贝氏体组织，实现了贝氏体钢实际生产应用的可能，但由于Mo等合金元素价格昂贵、生产成本高，同时贝氏体相变起始转变温度较高，制造的工件焊接性和强韧性差，使其实际生产应用受到一定的限制8。北京钢铁研究总院研制成功的一种高碳Mo-B系贝氏体耐磨钢（ZG70CrMnMoBRE）9，具有优良的强韧性和优异的耐磨性，被用于国内球磨机衬板，其热处理采用台车式高温箱式炉加热淬火、井式电炉回火，工艺简单、成本低，且使用寿命比高锰钢衬板提高50%以上，经济效益显著。ZG70CrMnMoBRE贝氏体钢化学成分见表1。2.2 Mn系贝氏体钢（1）Mn-B系贝氏体钢Mn达到一定含量时可使等温转变曲线上的中高温区分离，与B共同作用使高温转变孕育期明显长于中温转变。清华大学的方鸿生等10发现这一现象，并根据此发明出Mn-B系空冷贝氏体钢。由于采用Mn元素进行合金化，贝氏体相变温度降低，微观组织细化，因此改善了韧性和强度。此外，还突破了空冷贝氏体钢受限于低碳的传统，并且根据不同性能和用途，开发不同类型的复相组织来获得性能优良的性能。例如，中碳Mn-B贝氏体钢空冷后经过中温回火可获得下贝氏体-马氏体复相组织，在强度相近时，其冲击韧度和断裂韧度均高于调质马氏体组织，具有该组织的Mn-B系鸿康贝氏体铸钢11可用于制造大尺寸的耐磨铸钢件，比如粉碎与制粉设备的衬板、齿板、冲击锤等耐磨零件。采用贝氏体钢制作的磨球也很好地解决了硬度与韧性、淬透性与合金元素含量这两对矛盾，在矿山、各种磨机，以及诸多恶劣环境下使用效果理想。国内外磨球硬度与冲击韧度指标见表2。（2）Mn-Si系贝氏体钢中高碳合金钢在空冷过程中组织界面处会偏聚S、P等杂质元素，使贝氏体钢在低温回火工艺下强韧性低于单一马氏体组织。在钢中加入一定量的Si可以提高钢的第一类回火脆性温度，同时抑制渗碳体的析出，形成由贝氏体-铁素体，以及贝氏体-铁素体片条间的富碳膜状残留奥氏体组成的无碳化物贝氏体组织，这种组织除能够提高钢的强韧性外，还可明显改善钢的延迟断裂性能。康沫狂等6，12通过在钢中添加一定量的Si元素，获得了由贝氏体、铁素体和残留奥氏体组成的显微组织，并据此成功研制出性能优异的准贝氏体钢。其良好的强度与塑性配合以及循环硬化特性和耐磨性，使准贝氏体钢被广泛用于高强度可焊钢板、超高强度抽油杆、钎杆，以及各种耐磨铸件表1ZG70CrMnMoBRE钢化学成分（质量分数）9 （%）CMnSiCrMoBRESP0.600.901.02.01.01.52.50.20.60.0020.0080.20.60.040.04表2国内外磨球硬度与冲击韧度11材料与热处理工艺球径/mm磨球硬度HRC冲击韧度/（J/cm2）表层3/4R1/2R1/4R心部国产低合金铸铁磨球80485535403日本高铬铸铁磨球10050494948484美国高碳低合金挤压磨球6562564544426低合金挤压磨球1275856323030澳大利亚高碳低合金挤压磨球14052504032255.4苏联高碳低合金轧制磨球10038.538363532贝氏体钢磨球1005959595857172023年 第5期 热加工3贝氏体钢热处理专题Bainitic Steel Heat Treatment Topic等13，见表3。此外，李凤照等14同样使用Mn-Si系贝氏体钢制作了的粉碎矿石用摆（板）锤，其使用寿命延长到当前使用的高锰钢工件的两倍，磨损率也大幅降低。（3）M n-A l系贝氏体钢 英国剑桥大学CABALLERO等15于2002年率先提出了Hard Bainite这个概念，他们将高碳、高硅钢在低温下（125350）进行等温转变，获得了纳米尺度的无碳化物贝氏体组织，这种贝氏体从转变温度角度还可以归类于低温贝氏体。然而，由于这种贝氏体组织的转变温度低，因此导致制备周期长达数十天。燕山大学张福成等16-18通过添加Al元素来加速贝氏体转变、抑制碳化物析出、降低钢的氢脆敏感性，结合合适的工艺路线，成功地在短工艺周期内获得了综合性能优异的高强度贝氏体钢，并将其应用至制造高速重载铁路辙叉。相关不同Al含量贝氏体的成分见表4，氢脆敏感性如图1所示。从图1可看出，在钢中加入Al显著延缓了钢的氢脆。a）断面收缩率与充氢时间的关系b）脆化指数与充氢时间的关系图1贝氏体钢的断面收缩率和脆化指数与充氢时间的关系17表3新型准贝氏体钢的力学性能6炉次状态Rm/MPaReL/MPaA（%）Z（%）aK/（J/cm2）用途07热轧高温回火58549028240大型载重汽车制件、工程结构件等08热轧高温回火5905002718501空冷115180116.351.285石油钻具、锤杆等构件空冷低温回火113795016.759.0140空冷高温回火84970521.865.8150006热轧1676119610.249.090V级钢筋、弹簧等超高强度构件热轧高温回火161713729.053.493007热轧1754134810.249.284热轧高温回火173315018.354.385014正火低温回火1715123510.05590钎杆、磨球等耐磨零件表4不同Al含量贝氏体钢的化学成分（质量分数）17（%）元素CSiMnCrNiMoAlPS1#0.301.801.761.710.390.3500.0100.0112#0.301.551.781.730.410.350.190.0100.0113#0.301.021.831.830.400.340.750.0100.0104#0.320.481.821.820.400.351.310.0100.0102023年 第5期 热加工4贝氏体钢热处理专题Bainitic Steel Heat Treatment Topic3 贝氏体钢的热处理工艺热处理工艺对贝氏体钢的组织与性能影响较大。多年来，科研人员为得到综合力学性能良好的贝氏体钢，对热处理工艺进行了大量探索，开发出了许多不同种类的热处理工艺，例如，投入应用的空冷工艺、等温工艺，以及近年来实验室开发的碳分配热处理工艺、渗碳和渗氮工艺等，这些工艺都有不同的应用场景和发展方向。3.1 贝氏体钢热处理工艺制定原则鉴于贝氏体组织的优良性能，为拓宽其工业应用前景，可通过调控合金元素来影响其动力学转变曲线，提高构件淬透性，在较宽的冷却范围内获得贝氏体组织19，依据调控后钢的过冷奥氏体等温转变曲线（TTT曲线）和连续冷却转变曲线（CCT曲线）确定热处理工艺使用的具体参数。由于钢的实际热处理多数是在连续冷却条件下进行的，因此连续冷却转变曲线（CCT曲线）对热处理生产具有直接的指导作用。例如，图2所示为两种贝氏体钢的连续冷却转变曲线，从中可以系统地获得钢发生不同相变的临界冷却速度，以及在不同冷却速度下钢的转变温度、转变时间和转变产物等情况20，再根据钢件的成分和目标组织等要求查找相应钢的CCT曲线，选择适当的冷却速度和淬火冷却介质来达到预期目标，可极为便捷地制定热处理工艺21。3.2 空冷工艺由于早期的等温淬火生产工艺过于复杂且成本高，因此在工业化生产时面临工件尺寸问题而限制了贝氏体钢的广泛应用。研究人员发现，加入Mo、Cu、Ni等进行高合金化，可使珠光体和贝氏体转变曲线分离或珠光体转变曲线右移，这样在空冷条件下可获得贝氏体组织22。但是，为了获得较多的贝氏体，需要添加较多的贵重合金元素，合金成本会增加，冶炼过程中也将面临一系列困难，比如合金成分偏析，会影响工件的组织性能稳定性，不利于焊接性能的改善23。美国研制的J6空冷贝氏体钢轨钢24经FAST试验线铺设使用，表现出优良的抗接触疲劳（RCF）伤损能力，其寿命是珠光体钢轨的3倍，但该钢轨合金成本高，且焊接等问题没有解决，因此至今未在铁路上大范围地铺设使用；国内生产较为成功的 U20Mn2SiCrMo 钢轨3同样采用正火回火工艺，得到了很好的强塑性，但存在性能离散度大的问题。张从容等25探究了空冷贝氏体-马氏体复相钢的空冷工艺，发现在空冷工艺条件下会产生高含量马氏体，阻止碳化物断裂和剥落，使其耐磨性能提高，但由于冷却速度较快，转变产生的贝氏体含量较低，因此导致韧性较差。程巨强等19发现，简单的正火并不能改善组织的遗传性，对准贝氏体钢性能改善不大，但若在正火前进行淬火（正火）、高温回火的预处理工艺或只进行高温奥氏体化正火、低温回火工艺，则可使贝氏体钢发生再结晶，从而形成细小的新晶粒，获得良好的强韧性匹配。3.3 等温工艺等温处理获得性能优良的贝氏体钢是钢铁热处理领域的重大成就之一。贝氏体钢经过奥氏体化和等温处理后将会使显微组织显著均匀化，基体组织以致密、有序的板条贝氏体为主，粒状贝氏体基本全部消失，残留奥氏体以薄膜状夹在贝氏体板条间26，使其性能获得明显改善。然而，等温淬火工艺存在设备复杂、能源消耗大、产品成本高、淬火冷却介a）wCr0.2%b）wCr0.5%图2两种贝氏体钢的连续冷却转变曲线212023年 第5期 热加工5贝氏体钢热处理专题Bainitic Steel Heat Treatment Topic质污染环境，以及生产周期长等缺点。尽管如此，等温工艺仍然是获得贝氏体的一种重要热处理工艺，并在实际应用中已开发出多种形式的等温淬火工艺。（1）一阶等温淬火 贝氏体等温淬火的优点在于可获得比传统淬火更高的硬度，同时还保持了良好的韧性。此外，它也能够减少变形和收缩，提高钢材的尺寸稳定性。等温温度和等温时间这2个工艺参数对贝氏体钢的影响甚大，随等温转变温度升高，奥氏体量增加，贝氏体、铁素体的碳含量减少27；随着等温时间的延长，贝氏体含量增加，残留奥氏体和马氏体含量减少28。张朋等29的研究也证实了残留奥氏体含量随等温温度的提高而增加，以及贝氏体含量随等温时间的延长而增加，此外还发现随等温温度的提高，贝氏体转变完成所需要的时间明显减少，但贝氏体板条尺寸会随温度的升高而增大。一阶等温淬火工艺如图3所示。后的二阶等温淬火中，成为贝氏体形成和长大的核心，起到细化贝氏体组织的作用，并缩短合金元素扩散距离，使成分均匀化，从而提高硬度、韧性，缩短等温淬火时间。二阶等温淬火工艺如图4所示。姚春霞等33对比了一阶和二阶等温淬火后获得的贝氏体组织和力学性能，发现二阶等温淬火相比一阶等温淬火工艺贝氏体转变量大，贝氏体转变相对完全（见图5），其屈服强度和抗拉强度相对较高，单位冲击韧度也较好。图3一阶等温淬火工艺30（2）二阶等温淬火 由于一阶等温需要精确控制加热和冷却的温度和时间，操作难度较高，且工件较大时内外组织相变不均匀，因此在一阶等温淬火的基础上开发了二阶及多阶等温淬火工艺。二阶等温淬火工艺能可靠地控制预定的温度，减小内外组织相变时间差距，使工件在冷却过程中进行比较均匀地相变。二阶等温淬火一般工艺流程为将工件加热到合适的奥氏体化温度并保温适当时间后，放入一阶等温淬火冷却介质中淬火，避开珠光体和贝氏体C曲线“鼻尖”，过冷到转变温度Bs点或Ms点，然后按照等温淬火工件要求，在合适温度区间进行二阶等温转变，以获得上贝氏体、下贝氏体或马氏体组织31。在HASE 等32的研究中，二阶等温淬火可消除组织中的块状残留奥氏体，使力学性能优于在任何单一温度下通过转变获得的贝氏体。这是由于一阶等温淬火时间短，仅以形核为主，在随a）240等温3h b）270等温3h图4二阶等温淬火工艺32c）240等温2h后再270C等温1h d）270等温2h后再210C等温6h图5试验钢不同等温淬火工艺下的组织形貌333.4 控制冷却工艺控制冷却原是钢材控制轧制工艺过程中的概念，近年来发展成为一种高效、节能的热处理方法，通过控制冷却速度获得所设计的组织，从而达到改善钢材组织和性能的目的22。在一定程度上讲，等温淬火可看作是控制冷却的特例。因此，通2023年 第5期 热加工6贝氏体钢热处理专题Bainitic Steel Heat Treatment Topic过控制冷却，在高温区进行快速冷却避开珠光体转变，在中温区缓慢冷却保温，制造一个“准等温环境”进行钢中贝氏体转变。实际生产时根据具体工艺环境和限定条件来确定冷却方式34。控制冷却工艺具有操作简单、成本低和生产效率高等优点，是贝氏体钢热处理工艺的发展方向。江利等35认为，以油（或水）冷至一定温度空气炉等温的控冷热处理工艺代替中温硝盐浴等温淬火是可行的，并发现油（或水）冷的时间是影响性能的主要因素，空气炉等温时炉温的适当波动相对影响较小，在大批量生产条件下，易于实现机械化和自动化。在连续冷却过程中，加快冷却速度可以促进贝氏体转变，使组织中贝氏体、铁素体细化程度增大，提升强度，但板条中的位错密度增加，从而导致塑性下降，因此研究人员通过控制冷却速度来获得性能优异的贝氏体钢。曹栋等36设计了在贝氏体转变开始温度之前快冷，贝氏体转变开始温度与马氏体转变开始温度区间缓冷，最后空冷的三阶冷却方式，见表5。通过缓冷过程延长贝氏体转变时间a）SEMb）TEM图6冷却速度为0.04/s时贝氏体组织形貌36表6试验用钢经各种热处理工艺处理后力学性能及残留奥氏体36工艺硬度HRC冲击韧度/（J/cm2）伸长率（%）断面收缩率（%）屈服强度/MPa抗拉强度/MPa残留奥氏体（体积分数，%）残留奥氏体中碳含量（质量分数，%）A149.95912.731.1121816229.50.80A248.6699.521.21144155510.20.86A348.66311.830.61183157712.21.05A451.76712.926.11437178811.70.74A546.97712.025.61083153311.80.85A647.57514.933.91132153217.00.98A746.48217.636.51059152018.70.91A845.28912.016.2906146716.90.79A949.28318.136.1116215988.90.75来增加贝氏体含量，控制缓冷速度影响钢的性能，最终发现缓冷速度为0.04/s时贝氏体组织形貌（见图6）与等温处理的贝氏体钢组织形貌（见图7）和力学性能大致相同（见表6），具备最佳的强韧性匹配。表5试验用贝氏体钢热处理工艺36工艺代号冷却方式A1直接空冷至室温A2空冷至 500 后，以 0.08/s 速度缓冷 1h，随后空冷至室温A3空冷至 500 后，以 0.1/s 速度缓冷 1h，随后空冷至室温A4以 1.4/s 快冷至 500，随后空冷至室温A5以 1.4/s 快冷至 500，随后以 0.08/s 的速度缓冷 1h，随后空冷至室温A6以 1.4/s 快冷至 500，随后以 0.1/s 的速度缓冷 1h，随后空冷至室温A7以 1.7/s 快冷至 400，随后以 0.04/s 的速度缓 冷 1h，随后空冷至室温A8以 1.7/s 快冷至 400，随后以 0.03/s 的速度缓 冷 1h，随后空冷至室温A9330 盐浴中等温 1h，随后空冷至室温2023年 第5期 热加工7贝氏体钢热处理专题Bainitic Steel Heat Treatment Topic3.5 碳分配热处理传统的等温转变要得到高强度贝氏体钢，则需大大延长等温时间才能保证有足够细小的贝氏体生成；此外，降低贝氏体等温转变温度虽有助于获得板条更为细小的贝氏体组织，但转变时间将会延长到几天，严重制约了其在工业生产上的应用，因此研究人员提出了一种淬火-碳分配（Q-P）工艺37。徐祖耀38在此工艺上加以推广，提出淬火-分配-回火热处理新工艺，利用碳分配使奥氏体稳定，以提高塑性和韧性，回火工艺还可以利用碳化物的弥散析出为强化作进一步贡献。张聪等39基于徐祖耀关于马氏体的“淬火-碳分配-回火”工艺提出了一种贝氏体转变碳分配工艺，选择在马氏体相变温度以上保温一段时间，之后在贝氏体相变温度保温合适时间，具体工艺如图8所示。该工艺相比于一阶等温淬火能够形成更细小的显微组织，并且与需要耗费很长时间的二阶等温淬火所获得的力学性能相当，能大幅度地节省热处理时间。基于“淬火碳配分”工艺，有学者提出可以在略低于Ms的温度点进行预马氏体相变，之后进行贝氏体等温过程，也就是淬火配分贝氏体区等温工艺（Q&PB工艺），如图9所示。预马氏体相变增加了奥氏体中位错密度，为贝氏体提供形核质点，缩短了奥氏体向贝氏体转变的时间。在这种热处理工艺下，强度随配分温度的提高而降低，与淬火温度的关系不大，但较高的淬火温度配合贝氏体区配分更有利于塑性的提高40。吴亚杰等41则发现预马氏体相变（淬火）会引起贝氏体生长中碰撞概率的增加，最终导致贝氏体转变量下降，残留奥氏体含量增多，硬度会有所下降。a）SEMb）TEM图7等温处理的贝氏体钢组织形貌36图8贝氏体钢的热处理工艺39图9Q&PB热处理工艺403.6 形变热处理形变热处理是一项将压力加工与热处理相结合的新型热处理新工艺，它利用形变强化和相变强化使成形工艺和最终性能统一起来，可以得到一般加工方法所达不到的高强度与高塑性的良好结合，还能简化生产流程，可带来明显的经济效益42。这种工艺需要的设备简单，投资耗费少，而且操作技术简单，既节约能源，降低成本，又可缩短施工周期，确保质量。2023年 第5期 热加工8贝氏体钢热处理专题Bainitic Steel Heat Treatment Topic形变热处理可使奥氏体晶粒破碎，减小贝氏体长大的极限区域，细化贝氏体组织。王琳等43对高锰铸钢进行热变形，发现变形表面以下缺陷明显减少，试样内部位错密度随变形量增大而增大，再结晶形核率也随之增大，在之后的保温过程中再结晶程度加深，试样晶粒尺寸减小。变形过程中铁素体含量会有所增加，铁素体的存在会阻碍贝氏体的板条的生长，从而也起到细化贝氏体组织的作用44。但是，铁素体含量增加可能导致钢的强度降低，贝氏体晶粒的细化却可以使钢的塑韧性得到提高，控制合适的变形量可以获得优良的强韧性配合。李春信等45观察到高温形变热处理产生的位错会遗传到再淬火的等温贝氏体中，这些位错组织将成为贝氏体可能的形核点并阻碍贝氏体形核后的进一步长大，从而细化贝氏体组织。刘会等46则认为，当金属内的位错密度上升到一定值时，由变形基体内部储存的能量驱动发生动态再结晶，从而导致晶粒的细化，如图10所示。a）变形前 b）变形后图10贝氏体形态随奥氏体变形量的增加所发生的变化46c）300保温12h图12渗碳20CrMnMoAl钢等温淬火并保温后表层的TEM图像29a）220保温32hb）250保温20ha）230保温4h b）230保温10hc）255保温1h d）255保温4h图11渗碳38CrMoAl 钢等温淬火后的渗层组织473.7 渗碳与渗氮热处理工艺在一些表面和内部性能要求不同的零件中，如齿轮、轴承等，要求表面具有优良的耐磨性，心部具有良好综合力学性能的组织，这时可以通过表面渗碳工艺来达到需求。张朋等29，47，48对多种钢进行表面渗碳，渗碳后表层具有较高的碳浓度，从而使其马氏体相变转变点降低，将渗碳后的试样在表层马氏体相变转变点以上一定温度进行等温淬火，从而在表层获得超细硬贝氏体组织，而心部获得马氏体，渗层组织如图11所示。经过透射图像（见图12）测量可知，超细硬贝氏体组织由平均厚度100nm的贝氏体层片及片间厚度为十几纳米的残留奥氏体膜组成，这种细小的组织使得试验钢具有较高的强度和韧性。渗碳工艺可以根据工件的实际工况不同，通过控制参数来调节这种硬贝氏体层的厚度，控制等温淬火参数来调2023年 第5期 热加工9贝氏体钢热处理专题Bainitic Steel Heat Treatment Topic节贝氏体的转变程度和硬度，从而获得符合需求的材料。杨学斌等49通过对45钢进行碳氮共渗来获得Fe-N-C贝氏体，经回火获得的形貌不同于常见的下贝氏体，其组织非常致密，亚结构中既有位错，也有因N、C含量高而产生的孪晶，使其具有高耐磨性。4 结束语目前，国内外已探索出多种适用于实际生产的贝氏体钢热处理工艺，如贝氏体钢轨的控制冷却工艺，汽车用贝氏体钢板的轧制变形热处理工艺，以及铁路辙叉用贝氏体钢的等温淬火工艺等，但这些工艺仍没有完美符合现代发展的需求，如满足提高生产效率、降低能耗，以及降低污染等的需求，在“热处理行业十四五发展规划”中明确指出，绿色制造是热处理的主要发展方向之一，走低碳环保之路，实现“双碳”目标，是“十四五”乃至今后很长一段时期对热处理行业的总体要求。为此，诸如利用余热节约能源、简化工序、减少材料消耗的形变热处理工艺，或者利用化学热处理改善工件不同部位性能，以减少热处理流程的渗碳、渗氮热处理工艺等，都具有探索的意义。同时改进原有淬火方法，寻找环境友好的淬火冷却介质，如有机聚合物聚烷撑乙二醇（PAG类）淬火剂，也是未来发展的一大方向。探寻节省成本、环境友好、便于工业化批量生产且所获贝氏体性能稳定的热处理工艺，仍是贝氏体钢研究的重要课题。参考文献：1 刘宗昌，计云萍，任慧平钢中贝氏体组织形态和亚结构（一）J热处理技术与装备，2016，37（3）：1-7.2 KANG J，ZHANG F C，LONG X Y，et alLow cycle fatigue behavior in a medium-carbon carbide-free bainitic steelJMaterials Science&Engineering A，2016，666：88-93.3 杨维宇，张凤明，何建中，等高强韧U20Mn2SiCrNiMo贝氏体钢轨热处理工艺的优化J特殊钢，2020，41（6）：28-31.4 PICKERING F BPhysical metallurgy and the design of steelsMLondon:Applied Science Publishers Ltd.，1978.5 方鸿生，冯春，郑燕康，等新型Mn系空冷贝氏体钢的创制与发展J热处理，2008，23（3）：2-19.6 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