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一、成果简介

Fe-C马氏体钢作为一种高强度的钢材，在现代工业中扮演着不可或缺的角色，主要应用在装备车辆、航空航天、建筑领域、汽车工业、耐磨领域等。淬火Fe-C马氏体是碳的过饱和铁素体，虽然强度高但是塑韧性低；为改善塑韧性，必须进行回火。近百年来马氏体的回火已得到了充分且系统的研究，随着回火的进行，过饱和碳原子会从间隙位置扩散出来。碳原子会偏聚形成团簇，在位错和界面等处偏析，继而形成过渡型碳化物和渗碳体。如果可以使马氏体中过饱和碳原子不形成碳化物而是扩散到奥氏体中去，那么既可以避免碳化物的形成，还可以稳定奥氏体，可以进一步提高塑性。

本项目一方面以Fe-(0.2~0.6, wt. %)C-(2~6, wt. %)Mn为素化成分，降低成本；另一方面通过构建非均质锰分布，完全抑制了回火时马氏体中碳化物的析出，对近百年马氏体回火组织的演化规律再创新，自主开发了无碳化物Fe-C马氏体和新型系列钢（图1）。

所开发的无碳化物Fe-C马氏体及其新型钢，材料成本降低，强塑性匹配大幅提升，耐磨性能较NM400提高50%（图2）。

图1.多种组织形态的无碳化物Fe-C回火马氏体

图2.无碳化物Fe-C马氏体钢的强塑性和耐磨性能

二、应用领域

新材料领域

三、市场前景

无碳化物马氏体及其新型钢将引领马氏体钢的新一轮发展，不仅在传统马氏体钢的应用领域具有更新换代的作用，而且在一些对力学性能要求更高的领域也具有应用前景。马氏体钢以其卓越的强度和韧性等，在装备车辆、航空航天、建筑领域、汽车工业和耐磨领域等有着广泛的应用。

建筑领域

承重构件：马氏体钢具有较高的强度和硬度，可以用于制作建筑的承重梁、柱等构件，能够承受较大的载荷，提高建筑的稳定性和安全性。

钢结构框架：在大型建筑和高层建筑中，马氏体钢可用于构建钢结构框架，其高强度不仅可以保证结构的可靠性，还可以减少钢材的使用量，降低建筑成本。

栏杆和扶手：由于马氏体钢的硬度较高，不易变形和损坏，适合用于制作楼梯栏杆等，既美观又耐用。

汽车工业

汽车安全构件：马氏体钢具有较高的强度和碰撞吸收能，能在碰撞时有效抵抗冲击，保护车内乘员的安全，可用于制作防撞梁、门槛加强板、侧门内的防撞杆、A柱、B柱、前纵梁、后纵梁等。

汽车零部件：如汽车齿轮、凸轮、连杆等，马氏体钢的强度和耐磨性可满足这些零部件在使用过程中的要求。

耐磨领域

矿山设备：马氏体钢被广泛用于制造矿山用的重型矿车和自卸车的车身和斗子，这些部件要求具有极高的耐磨性和韧性，以适应严苛的工作环境。

工程机械：挖掘机的铲斗、斗杆等部件通常采用马氏体钢制造，以确保其在挖掘作业中的高耐磨性和持久性。

农业机械：马氏体钢因具有高强度和良好的韧性，被广泛应用于农业机械的关键部件，如犁铧和旋耕刀，以提高其耐磨性和减少更换频率。

水泥和建材设备：在水泥生产过程中，磨机和破碎机的衬板、锤头等易磨损件常采用马氏体钢制造，以延长其使用寿命并减少维护成本。

航空航天

关键结构件：飞机的整体结构需要具备高强度和轻量化的特点，马氏体钢可用于制造部分关键结构件，如翼梁、翼肋。

四、知识产权

1、成果由北京理工大学单独持有；

2、本成果已授权国内发明专利6项。

五、合作方式

技术许可、合作开发、技术转让、技术服务和咨询等。