近年來國際上發(fā)展起來一種鋼熱處理新工藝，稱為Q&P處理（淬火和碳再分配處理），獲得了高強(qiáng)度與良好韌塑性相結(jié)合的新型鋼材，其所達(dá)到的力學(xué)性能為：抗拉強(qiáng)度800~1500MPa，伸長率15%~40%，被認(rèn)為是新一代先進(jìn)高強(qiáng)度鋼。
傳統(tǒng)的淬火和回火工藝被用于生產(chǎn)含馬氏體組織的高強(qiáng)度鋼。淬火形成的馬氏體可提高鋼的強(qiáng)度，回火消除內(nèi)應(yīng)力，并使馬氏體內(nèi)析出碳化物和殘余奧氏體分解，以調(diào)整鋼的塑韌性。一些研究工作揭示：淬火過程中，在某種條件下會(huì)發(fā)生碳由馬氏體向奧氏體分配，使得馬氏體條間的殘余奧氏體因增碳而得到穩(wěn)定化，并使鋼中最終的殘余奧氏體量得以增加，由此有可能提高鋼件的強(qiáng)韌性綜合性能。在這些工作的啟發(fā)下，開發(fā)出意在使碳由馬氏體分配至殘余奧氏體，以穩(wěn)定殘余奧氏體，提高鋼的塑韌性的新工藝。這一新工藝被稱為淬火和碳再分配(Q&P———QuenchingandPartitioning)工藝，引起了國際上的關(guān)注。
這種新工藝是基于對(duì)碳在馬氏體/奧氏體混合組織中擴(kuò)散規(guī)律的一種新的認(rèn)識(shí)與理解。和傳統(tǒng)的淬火-回火的工藝不同，Q&P新工藝為穩(wěn)定殘余奧氏體，應(yīng)用鋼種含Si、Al等非碳化物形成元素，以阻礙Fe3C的析出，并驅(qū)使碳自馬氏體分配到奧氏體，奧氏體因富碳，在再次冷卻時(shí)不會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，從而為高強(qiáng)度鋼兼具韌性提供新的有效方法。在傳統(tǒng)的淬火-回火的工藝中，回火馬氏體形成時(shí)，滲碳體的形成消耗了部分碳，同時(shí)發(fā)生殘余奧氏體分解；而Q&P工藝卻有意地抑制了碳化物的析出，并使殘余奧氏體穩(wěn)定而不被分解。因此，有效地抑制碳化物的析出是該工藝的關(guān)鍵。
根據(jù)以上原理，進(jìn)行Q&P處理的用鋼成分設(shè)計(jì)必須含有抑制滲碳體形成的元素：如Si、A1或P。Q&P處理工藝過程為：首先對(duì)鋼進(jìn)行奧氏體化，即在Ac3以上保溫(完全奧氏體化)或在Ac1~Ac3之間保溫（部分奧氏體化)，然后淬火至馬氏體轉(zhuǎn)變開始溫度(MS)與終結(jié)溫度(Mf)之間的某一溫度；再在高于Ms的一定溫度保溫，進(jìn)行碳的分配處理，最后冷卻至室溫。殘余奧氏體最終的含量及其含碳量決定于淬火溫度和分配溫度及時(shí)間。
對(duì)于實(shí)現(xiàn)Q&P處理工藝而言，穩(wěn)定殘余奧氏體，抑制碳化物的析出非常重要，因?yàn)槿魏翁蓟锏男纬啥紝⑾奶?，使可供富集到殘余奧氏體中去的碳含量減少，從而降低奧氏體穩(wěn)定性，并使最終形成的殘余奧氏體量減少。添加Si可抑制滲碳體的形成，鋁和磷也具有類似作用。
鋼經(jīng)Q&P處理后所得到的組織為馬氏體和殘余奧氏體。大量馬氏體的存在保證了鋼具有較高的強(qiáng)度，而其中占4%~10%的殘余奧氏體的存在又增加了鋼的塑性。因此，Q&P鋼兼有超高強(qiáng)度和大的伸長率，其抗拉強(qiáng)度可達(dá)1000~1400MPa，而伸長率仍可達(dá)到15%以上。Q&P鋼的這一性能特點(diǎn)展現(xiàn)出很好的應(yīng)用前景。
