金属喷射成形是一种新型的快速凝固技术，它制备的含铝超高碳钢材料具有均匀的等 轴晶组织。与常规铸造母合金相比，喷射成形1.8C-1.6Al超高碳钢的晶粒尺寸和珠光体片间 距大为减小，元素偏析程度降低，同时Al由反偏析转变为正偏析。喷射成形1.8C-1.6Al超 高碳钢的晶界生成了碳化物网络，其中二次渗碳体非平衡固溶了少量的Al；在基板沉积冷 却阶段的冷却速度下降，合金元素的再分配受到抑制，导致晶界在二次渗碳体上形核生成了 含有铁素体的孔洞渗碳体。穆斯堡尔谱的测试结果也验证了上述实验结论。孔洞渗碳体在共 析温度区以内还能存在，到了共析温度区以上退火就会转变为普通的珠光体组织，而二次渗 碳体受热球化，表明两种不同类型的渗碳体是在不同的冷却阶段形成的。 同时，在高温超塑性研究中发现：喷射成形1.8C-1.6Al超高碳钢大晶粒组织没有经过 任何超塑性处理就在较大的温度范围(790℃～950℃)和应变速率范围(2.5*10-4～100s-1) 内具有较好的超塑性，其最大延伸率可达187％。同时也研究了该材料的超塑性与温度的关 系，发现820℃一直是延伸率低谷，当温度下降到790℃或者升高到850℃，材料的延伸率 都上升。实验发现820℃的碳化物颗粒尺寸最大。就延伸率与应变速率的关系来讲，具有两 个峰值应变速率，其原因有待于进一步研究。另外本文还研究了合金元素对超高碳钢组织和 超塑性的影响，在1.8C-1.6Al超高碳钢基础上，加入Mo、Co合金元素，同时改变超高碳 钢的碳含量。结果表明Mo、Co合金元素对材料的组织性能影响不明显，1.8C-1.6Al-0.22Mo 和1.8C-1.6Al-0.22Mo-0.23Co超高碳钢的组织基本相同，高温延伸率也基本相同。铝对晶界 碳化物有较大的抑制作用，能够提高喷射成形超高碳钢的超塑性。而铬则对晶内珠光体的形 态有明显的影响，对喷射成形超高碳钢晶界碳化物的生成有明显的抑制作用，但是对高温塑 性影响不大。碳含量对超高碳钢的延伸率有直接的影响。 另外，对喷射成形超高碳钢的室温力学性能也进行了研究。喷射态材料的室温抗拉强 度为1138.5MPa,比母合金的803MPa大为提高，但由于晶界碳化物网络和喷射成形工艺引入 的微孔，室温延伸率几乎为零。经过等温锻造和热轧处理以后，喷射成形工艺的引入的微细 孔闭合，提高了致密度。同时使晶粒细化，提高了材料的综合力学性能。喷射成形1.8C-1.6Al 超高碳钢等温锻造试样的抗拉强度和延伸率组合为1141MPa和9.9％。喷射成形1.8C-1.6Al 超高碳钢热轧试样的抗拉强度和延伸率组合为1419MPa和8.75％。喷射成形1.8C-1.6Al 超高碳钢在910℃一道次热轧和两道次热轧的室温力学性能相差不大，表明热轧道次对喷射 成形超高碳钢材料的室温性能影响不大。另外，研究发现合金元素对喷射成形超高碳钢热轧 试样的纽织和性能有不同的影响。B和Mo对热轧试样的常温性能有不利影响，Co则对提 高材料的综合性能比较有利。碳含量则在不同的含量区间有不同的影响。碳含量在1.5～1.8％ 的各个钢种喷射成形热轧试样常温拉伸都有明显的屈服平台，而碳含量较低的1.15C和 1.25C两个钢种喷射成形热轧试样常温拉伸却没有明显的屈服平台，只有一个比较明显的拐 点。从微观组织上来看，有明显屈服平台的试样组织都含有比较多的碳化物颗粒，而两个没 有屈服平台的试样组织都是珠光体或者只有很少的碳化物颗粒，这种组织上的差异表明喷射 成形超高碳钢热轧试样的屈服与碳化物颗粒的数量有关。 关键词：喷射成形 快速凝固 超高碳钢 超塑性 等温锻造 热轧