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本文以2%、4%、6%Al元素含量的1.4%C超高碳钢为研究对象,研究了Al含量变化对超高碳钢相图、相变温度和原始锻态组织的影响,探索了一种新的超高碳钢球化退火工艺,并研究超高碳钢的淬回火组织及Al对回火稳定性、耐温性、韧性及耐蚀性的影响,为开发新一代低密度高硬耐温耐蚀耐疲劳轴承钢材料提供参考。具体研究结果如下:(1)Al的添加扩大了铁素体相区,并使C共析点明显右移,减少了先共析碳化物析出数量,这是Al元素抑制超高碳钢晶界网状碳化物析出的根本原因。添加Al还明显提高材料的相变温度,每多添加2%Al,相变温度提高约25℃。(2)Al添加量的增加及O含量控制不当会增大氧化物夹杂、氧化物-硫化物复合夹杂占比,使大颗粒夹杂物尺寸和数量显著增加。相同冶炼条件下,随着超高碳钢中Al元素含量的增加,特别是当Al元素含量达到6%以上后,增加了夹杂物控制难度,在后续冶炼高铝钢时需要进一步提高O含量控制水平。(3)超高碳钢碳含量较高,碳偏析使锻态组织碳浓度分布不均,直接等温退火无法使组织完全球化。延长等温时间可改善球化效果但难以使组织完全球化。(4)Al合金化使超高碳钢锻态组织网状碳化物较细薄甚至没有网状碳化物,低于Acm温度正火即可使组织均匀化。适当提高正火温度能明显减少甚至消除正火组织中的长条和短棒状碳化物,减少了退火加热过程中难熔长条和短棒状碳化物的数量,利于组织球化。含Al超高碳钢经适当温度正火+等温退火后可获得由超细铁素体+细小的球状渗碳体组成的完全球化组织。(5)Al的添加使超高碳钢的耐温性能及回火稳定性得到了很大程度的提高,其根本原因是Al元素的添加抑制了回火过程中ε-碳化物向渗碳体的转变,导致马氏体未能脱碳形成铁素体,使超高碳钢在较高温度回火时仍能保持很高的硬度。(6)含Al超高碳钢在很宽的回火温度范围内具有良好回火稳定性和耐温性,硬度比GCr15钢更高,而韧性低于GCr15钢,若能进一步提升韧性指标,将为含Al超高碳钢的工业化应用提供极大地可能。另外,Al的添加及添加量的增大,还能有效的增强材料的耐蚀性,为开发低密度高硬耐温耐蚀轴承钢材料提供了有益的思路。