鋼經(jīng)熱處理后保存殘余奧氏體可以改善塑性和韌性。近年來(lái)國(guó)際上開(kāi)發(fā)出的鋼熱處理工藝—淬火和分配(Q&P)處理，對(duì)含Si或Al等非碳化物形成元素的低碳鋼經(jīng)淬火至Ms-Mf間某個(gè)一定溫度后，再在高于Ms的一定溫度下停留一段時(shí)間，使碳由馬氏體分配到殘余奧氏體中使其穩(wěn)定，以提高鋼件的強(qiáng)、韌綜合性能，為獲得高強(qiáng)度高韌性鋼件的生產(chǎn)起了很大的推動(dòng)作用。應(yīng)用Q&P處理，與傳統(tǒng)的淬火-回火熱處理相比，提高了鋼中的最終殘余奧氏體量，并因此在保持高強(qiáng)度的同時(shí)保證了良好的塑性和韌性，大大改善了鋼的綜合力學(xué)性能。
在Q＆P處理的理論模型中，關(guān)鍵要素是要抑制碳化物的析出。我國(guó)學(xué)者徐祖耀院士指出：Q＆P熱處理工藝存在自身的弱點(diǎn)，它沒(méi)有挖掘析出強(qiáng)化的強(qiáng)化效應(yīng)。為此，徐祖耀提出了淬火－分配－回火(Q-P-T)的熱處理新思路，其目的是通過(guò)析出強(qiáng)化獲得比Q＆P鋼強(qiáng)度更高的Q-P-T鋼，同時(shí)仍具有良好的塑性。
為使淬火鋼具有更高的強(qiáng)度，這種淬火-碳分配-回火沉淀(Q-P-T)熱處理的新工藝引入復(fù)雜碳化物沉淀強(qiáng)化機(jī)制，與Q&P工藝完全阻礙碳化物析出的思路不同，在Q-P-T鋼中加入Nb、Mo、V等強(qiáng)碳化物形成元素，在Q-P-T的回火沉淀處理中使馬氏體基體上析出非滲碳體型的復(fù)雜碳化物或特殊碳化物，以進(jìn)一步增加鋼的強(qiáng)度。
為獲得具有相當(dāng)韌性、抗拉強(qiáng)度接近或超過(guò)2000MPa且價(jià)格較低廉的超高強(qiáng)度鋼，徐祖耀提出的Q-P-T鋼的成分(w%t)設(shè)計(jì)為：含0.5%C，添加1%~2%Mn或/和Ni以降低Ms并起固溶強(qiáng)化作用，添加1%~2%Si（或~1%Al）以阻礙滲碳體的析出；加入0.02%Nb或/和0.2%Mo，使奧氏體化時(shí)晶粒細(xì)化，回火時(shí)彌散析出碳化物。實(shí)驗(yàn)證明，這種鋼經(jīng)Q-P-T處理后強(qiáng)度和塑性的綜合性能優(yōu)于Q-P等工藝處理。徐祖耀對(duì)成分為0.485C-1.195Mn-1.185Si-0.98Ni-0.21Nb(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)鋼進(jìn)行如下Q-P-T處理：850℃奧氏體化300s，淬火至95℃鹽浴保溫10s，再經(jīng)400℃鹽浴保溫一定時(shí)間，進(jìn)行碳分配及碳化物沉淀，然后水淬至室溫。結(jié)果顯示，經(jīng)400℃保溫10秒作碳分配處理后，抗拉強(qiáng)度達(dá)到2160MPa，斷后伸長(zhǎng)率達(dá)到11%。從已有資料來(lái)看，這可能是含碳量小于0.5%、保持相當(dāng)塑性的最高強(qiáng)度級(jí)馬氏體鋼。實(shí)驗(yàn)揭示，因增加回火析出處理使復(fù)雜碳化物呈彌散分布析出，鋼的抗拉強(qiáng)度比淬火態(tài)增高130MPa，顯示出回火沉淀的強(qiáng)化作用。
這種Q-P-T鋼的顯微組織具有以下特點(diǎn)：細(xì)薄納米級(jí)的條狀馬氏體，包有相當(dāng)厚度的殘余奧氏體，以此為基體，析出細(xì)微的復(fù)雜碳化物，但不含滲碳體，并且其奧氏體晶粒充分細(xì)化。
試驗(yàn)表明，Q-P-T鋼的強(qiáng)度主要取決于馬氏體基體的含量，而鋼的塑性主要來(lái)自于馬氏體條間的膜狀殘留奧氏體含量。Q-P-T鋼中殘留奧氏體含量的多少與淬火溫度有著極其密切的關(guān)系，存在著一個(gè)最佳淬火溫度。
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