鋼的淬火-分配(Q＆P)熱處理工藝是2003年由美國學(xué)者提出的一種鋼的熱處理新工藝。Q＆P工藝因獲得馬氏體+殘留奧氏體混合組織而使鋼具有較高的強韌性。事實上，傳統(tǒng)的淬火-回火鋼，并沒有充分利用好馬氏體組織和奧氏體組織的優(yōu)良性能，這是因為淬火產(chǎn)生的馬氏體和殘留奧氏體在回火過程中都會發(fā)生分解，結(jié)果因析出滲碳體而轉(zhuǎn)變成一般的珠光體組織。新的Q＆P工藝使淬火鋼中保持馬氏體基體以提高強度，同時保留適量的殘余奧氏體以保證足夠的塑性和韌性。已有的工作表明，這種熱處理新工藝為先進(jìn)高強度鋼，如雙相(DP)鋼、應(yīng)變誘發(fā)塑性(TRIP)鋼等，向更加優(yōu)良的強韌性結(jié)合方向的發(fā)展開辟了一個新的途徑。

Q＆P熱處理工藝的基本特點如下：將鋼在單相奧氏體區(qū)或兩相區(qū)(奧氏體+鐵素體)保溫后先淬火至Ms-Mf間一定的溫度，形成一定數(shù)量的馬氏體和殘留奧氏體，然后在Ms-Mf之間或Ms以上一定的溫度停留，使碳由體心立方的馬氏體向面心立方的奧氏體分配，形成富碳?xì)埩魥W氏體。該工藝得以實現(xiàn)的關(guān)鍵因素在于鋼中含非碳化物形成元素，如Si，Al等，以阻礙Fe3C的析出，馬氏體只能通過碳原子向周圍奧氏體中的擴(kuò)散即“分配”來降低自身碳含量，使碳得以充分地從馬氏體分配到奧氏體，而馬氏體周圍的奧氏體則由于碳的富集而使得Ms點降低，從而使奧氏體在隨后冷卻至室溫的過程中不會轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。Q＆P工藝最大的優(yōu)點是可以通過控制殘留奧氏體的含量而獲得所需的強塑性綜合性能。

Q＆P熱處理的工藝原理和特點決定了適用于Q＆P處理的鋼種，其成分中應(yīng)含有較多抑制或推遲碳化物形成的元素。碳化物的形成會消耗大量的碳，使可供富集到殘留奧氏體中的碳含量減少，從而使最終形成的殘留奧氏體量減少。Si不溶于滲碳體，添加Si可抑制滲碳體的形成。Al和P也具有相似的作用。從理論上說，凡是含有較多Si、Al等元素的鋼種都可以進(jìn)行Q＆P處理。TRIP鋼含有大量的Si、Al等元素，因此，TRIP鋼最先被應(yīng)用于Q＆P工藝的研究，而且應(yīng)用最廣泛。這類鋼的成分特點為低C、高Al和/或高Si，典型的鋼種如0.19C-1.96Al-1.46Mn，0.19C-1.16Mn-0.35Si-1.10Al-0.09P，0.17C-1.41Si-1.48Mn-0.25Al等。經(jīng)Q＆P處理后，TRIP鋼可以獲得比傳統(tǒng)TRIP處理后更為優(yōu)異的強度與韌性結(jié)合。另外，初步工作表明，中碳鋼中含有較高Si等元素的鋼也可進(jìn)行Q＆P處理，以提高其綜合強韌性。

Q＆P熱處理所獲得的馬氏體+殘留奧氏體組織決定了其高強度高韌性的特點。低碳TRIP鋼經(jīng)Q＆P處理后可獲得強度達(dá)800~1500MPa，總伸長率15%~40%的強韌性。這種優(yōu)異的強韌性組合，再加上其低碳成分保證了可焊性，使得Q＆P鋼在汽車用鋼中顯示出良好的應(yīng)用前景，將適應(yīng)汽車等行業(yè)輕量化和提高安全性的發(fā)展趨勢。(一員)