摘要： 製備了含鉻量（質量分數）的高碳鋼MN熱軋鋼帶，採用金相顯微鏡檢測了不同含鉻量試樣的顯微組織和晶粒尺寸，並對不同含鉻量試樣的力學效能進行了測試。 結果表明，鉻可以細化MN鋼的珠光體層間距，弱化網狀鐵素體當鉻含量從到時，MN鋼的晶粒尺寸等級從等級增加到等級，抗拉強度從MPa增加到MPa，斷裂後伸長率從到降低，當鉻含量低於時，鉻含量的增加對材料的顯微組織和力學效能有顯著影響鉻元素通過晶粒細化和第二相Cr C析出影響高碳鋼中Mn的綜合力學效能。 關鍵詞：鉻含量;高碳鋼mn;熱軋鋼帶;組織;機械效能;晶粒細化;中圖分類號： TG 文獻符號程式碼： 貨號： 鉻作為鋼中重要的合金元素，可以提高鋼的淬透性，合金滲碳體的形成可以提高鋼的強度、韌性、耐回火性和耐磨性，在碳鋼中加入適量的鉻可以顯著改變鐵素體的形貌和分布， 並能細化晶粒[ ] 研究鉻含量對鋼組織效能的影響規律和機理，有助於合理利用鉻，節約社會資源。國內外學者研究了鉻含量對高碳鋼組織和效能的影響，但研究重點不同。 Zhang等[ ]認為，提高高碳工具鋼中的鉻含量有利於退火硬質合金的細化，使材料具有良好的耐回火性海珊等[ ]發現，隨著高碳鋼中鉻含量的增加，殘餘奧氏體的形貌發生變化，穩定性得到改善文獻[ 研究了熱處理對高鉻鋼的影響，得出熱處理形成的顯微組織決定了零件的效能;還研究了鉻對特定鋼的力學效能和微觀組織的影響。 在這些研究課題中，缺乏關於鉻含量對MN熱軋鋼帶組織和效能影響的專門研究。 MN鋼作為一種重要的高碳鋼，具有韌性好、硬度高、耐磨等特點，除作為彈性元素的主要材料外，還廣泛應用於磨具、機械耐磨零件等。 試驗材料及試驗方法 試驗材料均選用高碳鋼MN熱軋鋼帶，鋼中鉻含量（質量分數，下同）為厚度規格mm，除鉻含量外，其他生產控制工藝相同，具體化學成分見表
試驗方法 MN鋼水採用T型頂底雙吹轉爐熔煉，連鑄成mm（厚）mm（寬）坯，mm寬熱連軋裝置用於軋制mm（厚）mm（寬）熱軋鋼帶，取熱軋鋼帶生產樣品（橫向）進行檢測。 在WAW型萬能試驗機上進行拉伸試驗，測試拉伸強度、屈服強度和斷裂伸長率;在HB布氏硬度計上測試試樣的布氏硬度用硝酸醇溶液（體積分數）對拋光後的金相試樣進行侵蝕，在DMI M型金相顯微鏡下觀察其微觀組織和晶粒尺寸。 測試結果與討論 鉻含量對顯微結構的影響是對不同鉻含量樣品的微觀結構的比較，表明所有樣品的顯微組織均為珠光體鐵素體，但隨著鉻含量的增加，熱軋樣品的顯微組織趨於細化，特別是當鉻含量增加到， 熱軋試樣的顯微組織趨於細化，特別是當鉻含量增加到，顯微組織呈現粒狀貝氏體時。這表明鉻可以促進珠光體轉變，細化珠光體片間距。 從圖中也可以看出，當含鉻量為時，顯微組織內有粗大的網狀鐵氧體，分布面積較寬，隨著鉻含量的增加，網狀鐵氧體減弱，當達到含鉻量時，網狀鐵氧體基本消失。 這是因為鋼中的鉻元素溶解到奧氏體中後，可以提高過冷奧氏體的穩定性，降低淬火的臨界冷卻速率，使C曲線向右移動，從而減小珠光體過渡面積，相對縮短過渡時間， 並且鐵氧體的生長受到抑制，因此網狀鐵氧體基本消失。
鉻含量對晶粒尺寸的影響是不同鉻含量試樣晶粒形貌的比較，以及相應晶粒尺寸等級的比較。 可以看出，隨著鉻含量的增加，試樣的晶粒尺寸逐漸減小，晶粒尺寸等級逐漸增加，從鉻含量等級到鉻含量等級，晶粒變得越來越均勻。 這是因為鉻是一種碳化物形成元素，對碳具有很強的親和力，可以顯著減緩碳在奧氏體中的擴散速度，減緩奧氏體的形成速率，增加結晶後單位體積中的晶粒總數，從而細化晶粒[ 並且材料單位體積中的晶粒數增加， 使各籽粒的生長空間越來越小，抑制了籽粒的生長速度，起到了減少籽粒生長不均勻的作用。
從圖中還可以發現，當鉻含量低於時，鉻對熱軋試樣晶粒細化的影響明顯，而當鉻含量從中增加時，鉻對晶粒的細化作用逐漸減小，說明鉻對鋼晶粒細化的影響隨其含量的增加而減小。 這是由於隨著鉻含量的增加，碳化鉻含量增加，當達到一定比例時，鉻和碳的結合能開始降低，從而使晶粒細化的作用開始減弱。 
鉻含量對力學效能影響圖和圖是不同鉻含量試樣力學效能的比較，可以看出，隨著鉻含量從鉻含量增加到抗拉強度RM，從MPA增加到MPA，屈服強度rel從MPA增加到MPA， 布氏硬度由HBW向HBW遞增，斷裂後伸長率A趨於降低，由降低到鉻含量低於時，隨著鉻含量的增加，抗拉強度、屈服強度和硬度變化顯著。MPA，HBW。當鉻含量大於時，隨著鉻含量的增加，抗拉強度、屈服強度和硬度降低，而斷裂後伸長率增加。 
從強化機理的分析來看，鉻元素提高了材料的強度，因為鉻和Fe都是體心立方晶格，Fe的原子直徑和電子結構相似，所以在室溫下可以是無限固溶體，鉻原子溶解成鐵氧體後，形成置換固溶體，產生固溶強化， 從而提高強度。此外，鉻溶解成Fe會導致基體變形，阻礙位錯的運動，增強抗滑移變形能力，提高抗拉強度。 本研究認為，隨著鉻含量的增加，材料的強度和硬度逐漸增加，而塑性降低，這可能是由於鉻作用導致珠光體內部的微觀結構發生變化，碳含量越接近共晶點，珠光體顯微組織對材料效能的影響越大。 因此，MN鋼的力學效能在顯微組織中與珠光體的薄板間距密切相關，珠光體薄板間距與過冷度的關係如下式所示：s為珠光體薄板間距，nm;δt 是過冷度，在高碳鋼中加入合金元素鉻，由於鉻能起到擴大奧氏體區域的作用，使鋼的C曲線向右移動，延緩了奧氏體向珠光體的轉變，即在冷卻速度不變的條件下，降低珠光體轉變開始的溫度， 並且提高了過冷度的轉化程度。因此，隨著鉻含量的增加，珠光體片的間距細化，增加了相介面，增強了抗塑性變形能力，因此強度和硬度得到提高，這與本文的研究結論一致。 另一方面，在高碳鋼中加入鉻，使材料產生固溶強化和細晶強化，細晶強化效果比常溫固溶強化更明顯。 經過細晶粒強化後，材料的抗塑性變形能力會增加，這也會導致材料的強度和硬度增加。 在高碳鋼中加入鉻元素可以細化晶粒，胡耿祥等[認為晶粒細化可以提高材料的塑性，但試驗資料表明，隨著鉻含量的增加，從材料斷裂後的伸長率降低，這是由於高碳鋼中第二相CrC的形成， 第二相CrC以連續的網狀分布在基體晶粒的邊界上，使滑移變形僅侷限於基體晶粒內部，作為堅硬易脆的第二相CrC基本不能產生塑性變形，並阻礙基體的變形。當基體變形稍大時，由於應力集中，晶界處會發生裂紋，導致材料過早斷裂。 因此，雖然鉻的加入可以通過晶粒細化提高材料的塑性，但同時形成的第二相Cr C會降低材料的塑性，本文研究的Mn熱軋鋼帶的塑性值隨著鉻含量的增加而降低，表明第二相CrC對高碳鋼Mn塑性的影響大於細晶強化。 當鉻含量從增加到 時，斷裂後伸長率減小減慢，說明當鋼中鉻含量達到一定值時，第二種相對較高碳鋼塑性的影響作用趨於減弱。 結論 （ ）鉻可以促進高碳鋼Mn的珠光體轉變，細化珠光體間距，弱化網狀鐵素體。 （隨著高碳鋼MN熱軋鋼帶中鉻含量的增加，晶粒尺寸逐漸減小，晶粒尺寸等級逐漸增加，從含鉻量水平提高到含鉻量水平，晶粒均勻度增加當鉻含量低於 時，鉻對熱軋試樣的晶粒細化有顯著影響。 （隨著高碳鋼MN熱軋帶鋼中鉻含量從MPa增加到MPa，斷裂後伸長率從MPa降低到MPa，當鉻含量低於MPa時，強化效果明顯。 鉻通過細化珠光體片的間距來改變材料的效能，第二相Cr C阻礙了材料的延性變形，兩者的共同作用影響材料的綜合力學效能。 第二相Cr C對MN熱軋鋼帶塑性的影響大於細晶強化。 參考文獻：[ 崔忠琦， 秦耀春 冶金與熱處理[M] 北京： 機械工業出版社， 張揚， 宗光霞， 水開明， 等. CR含量對高碳中合金工具鋼組織與效能的影響[J] 金屬熱處理， Hossain R， Pahlevanif， Sahajwalla V 對高碳鋼殘餘奧氏體小新增穩定性的影響[J]材料表徵， 金林奎， 陳曉東， 趙建國， 等.CR鋼齒軸斷裂原因分析[J] 理化試驗（物理體積），李海明 CR鋼汽車半軸斷裂原因分析[J] 理化試驗（物理體積）， 傅漢， 繆瑩， 陳旭， 等 含稀土鈦高碳鉻鑄鋼組織與效能研究[J] 材料Wissenschaftund werkstofftechnik， 徐立恩，王斌，朱建英，等效應CR 共氧化環境下鉻合金鋼的腐蝕性能[J] 應用表面科學， 趙玉峰， MN鋼表面硬芯韌性處理工藝及其組織效能研究[D] 鎮江：江蘇大學， 王海英，趙玉峰，袁明，等 硼化處理對錳鋼在兩種酸性介質中耐蝕性能的影響[J] 物理過程， Lizj，彭瑩，劉海明，等錳鋼溫軋關鍵引數研究[J] 應用科學、工程與技術研究期刊，劉天佑冶金與熱處理[M] 北京： 冶金工業出版社， 胡 耿翔， 蔡勳 材料科學基礎[M] 上海： 上海交通大學出版社， 文章**—材料與測試網.