Al元素对QP钢连续冷却的相变及组织影响
铝对奥氏体耐热钢的微观组织和力学性能的影响
铝对奥氏体耐热钢的微观组织和力学性能的影响为了减轻能源短缺和二氧化碳排放等问题带来的影响,提高能源利用率和电站锅炉蒸汽参数是其中最有效的途径。
但是,电站锅炉用钢的性能一直是制约提高电站锅炉使用参数的主要因素。
当前电站锅炉使用的传统奥氏体耐热钢主要通过高温氧化过程中在表面形成的Cr<sub>2</sub>O<sub>3</sub>氧化膜来保证材料的高温抗氧化性能;当使用温度提高至650℃以上时,材料表面的Cr<sub>2</sub>O<sub>3</sub>氧化膜会挥发,晶界碳化物发生聚集导致材料失效。
新型含铝奥氏体耐热钢表面形成的铬、铝复合氧化膜在高温下较为稳定,同时,晶粒内部析出纳米级的NbC强化相也会显著提高材料的高温蠕变强度,使新型含铝奥氏体耐热钢成为新一代超（超）临界火力发电机组关键部件的候选材料。
本论文新设计了三种不同Al含量的新型含铝奥氏体耐热钢,对经过固溶处理的含铝奥氏体耐热钢在620℃、650℃、700℃和750℃时效不同时间,使用OM、XRD、SEM-EDS以及EBSD等设备对其时效后的显微组织进行观察,研究含铝奥氏体耐热钢的时效析出行为以及Al含量对含铝奥氏体耐热钢结构稳定性的影响;同时,对含铝奥氏体耐热钢进行显微硬度测试、时效后常温拉伸、固溶后高温拉伸,探究时效后析出相以及使用温度对含铝奥氏体耐热钢力学性能的影响;对固溶处理后的含铝奥氏体耐热钢进行高温热压缩试验,得到不同变形条件下的应力应变曲线,结合变形组织观察,研究Al含量对流变应力与组织演变的影响,主要结论有以下几点:（1）含铝奥氏体耐热钢固溶处理后的组织由奥氏体与微量细小的NbC相组成;在750℃不同时间时效处理后,其析出相主要以δ铁素体相、σ相为主,时效开始阶段δ相首先析出于晶界,随着时效时间的延长δ相不断增多;时效时间达9h时,晶界δ相呈网状,且晶粒内部也析出δ相;随着时效时间进一步延长,晶界δ相逐步转变为σ相,且晶粒内部δ相也不断增多。
Al对热挤压模具钢SDAH13连续冷却转变规律的影响
ｏ ｆ Ａ ｌ（ ０ ． ７ ７ ％ ａ ｎ ｄ １ ． ４ ３ ％ ）ａ ｎ ｄ ｗ ｉ ｔ ｈ ｏ ｕ ｔ Ａ １ ｗ ｅ ｒ ｅ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｄ ｂ ｙ ｄ ｉ ｌ ａ ｔ ｏ ｍｅ ｔ ｒ ｙ ． Ｔ ｈ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ Ａ １ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｃ Ｃ Ｔ ｄ ｉ ａ ｒａ ｇ ｍ ｓ ， ｍ ｉ ｅ ｒ ｏ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ
还使 Ｓ Ｄ Ａ Ｈ１ ３钢淬火硬度有所 降低． 关键词
分类 号
模具钢 ； 热挤压 ； 铝元 素 ； 相变点 ； 连续冷却转变
Ｔ Ｇ１ ５ １ ． ２
Ｅｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ Ａ１ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｏ ｕ ｓ ｃ ｏ ｏ ｌ ｉ ｎ ｇ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｏ ｆ ｈ ｏ ｔ ｅ ｘ ｔ ｒ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ ｄ ｉ ｅ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ Ｓ ＤＡＨ １ ３
并结合光学显微镜 、 扫描电镜及显微硬度仪分析 Ａ ｌ 元素对 Ｓ Ｄ Ａ Ｈ１ ３钢相变 点 、 连 续转变规 律 、 组 织以及硬 度的影响 ．结果表 明： Ａ ｌ 元素显著提高 Ｓ Ｄ Ａ Ｈ １ ３钢 的 Ａ ｃ ， 、 Ａ ｃ 和 Ｍｓ 点， 降低淬火 残留奥氏体含量 ， 同时扩大铁素体及奥氏体两相区．在 １ ０ ６ ０℃ 奥氏体化温度下 ， Ａ ｌ 元素对 Ｓ Ｄ Ａ Ｈ １ ３钢贝 氏体相变 的临界冷速 （ ０ ． ３ ０℃ ・ Ｓ ） 无 明显影 响 ， 但使贝 氏体 相区变宽 ， Ａ ｌ 质量分数
园 Ｃｏ ｒ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｕ ｔ ｈ ｏ ｒ ．Ｅ－ ｍａ ｉ ｌ ：ｗｕ ｘ ｉ ａ ｏ ｃ ｈ ｕ ｎ＠ ｔ ． ｓ ｈ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ａ
钢铁材料中主要元素及其对组织和性能的影响
当含量超过 0.75%时，经固溶处理和时效后可产生时效强 化作用。含量低时，其作用与镍相似，但较弱。含量较高时，对 扩大 γ 相区，但不无限固溶；热变形加工不利，如超过 0.30%，在氧化气氛中加热，由于选择性 在 α 铁及 γ 铁中的最大溶解度分别 氧化作用，在表面将形成一富铜层，在高温熔化并侵蚀钢表面层 约 2%或 8.5%。在 724℃及 700℃时， 的晶粒边界，在热变形加工时导致高温铜脆现象。如钢中同时含
（Ni3Al），从而提高其热强性。有促使石墨化倾向，对淬透性影 和力极强
响不显著
缩小 γ 相区，形成 γ 相圈，作用与 含量不超过 0.2%时，对钢的一般力学性能影响不大，但增加回火
磷相似，在钢中偏析严重
脆性敏感性
缩小 γ 相区，但因形成 Fe2B，不形成
微量硼在晶界上阻抑铁素体晶核的形成，从而延长奥氏
元素符号 Al As B C Co Cr
Cu
H Mn
Mo
对组织的影响
对性能的影响
主要用来脱氧和细化晶粒。在渗碳钢中促使形成坚硬耐蚀的渗碳 缩小 γ 相区，形成 γ 相圈；在 α 铁
层。含量高时，赋予钢高温抗氧化及耐氧化性介质、H2S 气体的腐 及 γ 铁中的最大溶解度分别为 36%及
蚀作用。固溶强化作用大。在耐热合金中，与镍形成 γ′相 0.6%，不形成碳化物，但与氮及氧亲
有固溶强化作用，赋予钢红硬性，改善钢的高温性能和抗氧化及 无限固溶于 γ 铁，在 α 铁中的溶解
耐蚀的能力，为超硬高速钢及高温合金的重要合金化元素。提高 度为 76%。非碳化物形成元素
钢的 MS 点，降低钢的淬透性
缩小 γ 相区，形成 γ 相圈，在 α 铁 中无限固溶，在 γ 铁中的最大溶解度 增加钢的淬透性并有二次硬化作用，提高高碳钢的耐磨性。含 为 12.5%，中等碳化物形成元素，随铬 量超过 12%时，使钢有良好的高温抗氧化性和耐氧化性介质腐蚀的 含量的增加，可形成（Fe，Cr）3C， 作用，并增加钢的热强性。为不锈耐酸钢及耐热钢的主要合金化 （Cr ，Fe）7C3，（Cr ，Fe）23C6 元素。含量高时，易发生 σ 和 475℃脆性 等碳化物
化学元素对钢性能的影响(重量级)
化学元素对钢性能的影响1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当含碳量超过0.23%时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。
碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。
如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。
硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。
在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。
硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。
含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。
硅量增加，会降低钢的焊接性能。
3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。
在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。
含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。
锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。
4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。
因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。
5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。
使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。
硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。
所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。
在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。
6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。
铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。
Al元素对高碳钢奥氏体晶粒长大以及连续缓慢冷却转变的影响
Al元素对高碳钢奥氏体晶粒长大以及连续缓慢冷却转变的影响冷拉拔珠光体钢丝被广泛用于桥梁缆索用钢丝、汽车轮胎钢帘线、钢丝绳等高端金属丝材的生产,调整合金成分及完善热处理方案对其盘条及后续冷拔钢丝的组织和性能具有极其重要的作用。
同时奥氏体晶粒尺寸对产品最终性能具有重要影响,探索原奥氏体晶粒尺寸等微观组织参量有利于认识珠光体各微观组织尺寸与性能的关系,从而实现对结构件微观组织进行针对性的控制,因此其变化规律备受关注。
本文设计了一组高碳钢（Al-Free&1.5Al）,应用氧化法测定奥氏体晶粒尺寸、Thermecmaster热模拟机进行连续冷却转变试验,通过光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、理论计算等手段,研究了Al元素对奥氏体晶粒大小的影响以及对试验用钢连续缓慢冷却转变过程及其微观组织结构的影响。
主要的研究结果如下:1、改变不同的加热温度和保温时间研究Al元素对奥氏体晶粒的影响。
结果表明:两种钢奥氏体晶粒尺寸都随着温度或者时间的升高而增大,但1.5Al钢的晶粒尺寸大小及增长速率都比Al-Free钢的要小;且当温度高于1000℃时,随着温度的升高,Al-Free钢的晶粒尺寸出现快速粗化现象,而1.5Al钢仍保持缓慢长大趋势。
说明Al元素具有细化奥氏体晶粒和抑制该高碳钢在高温阶段（高于1000℃）奥氏体晶粒粗化的作用。
2、1.5 wt.%Al的加入使该合金体系的A<sub>c1</sub>点提高了13°C,A<sub>c3</sub>点提高71°C,扩大了合金体系的α+γ两相区。
共析转变温度的提高加快了碳在奥氏体中的扩散速度,增加了珠光体相变的热力学驱动力,从而促进了珠光体相变。
3、对不同冷却速度（0.1、0.5、1.0、10℃/s）下两种钢的连续冷却转变过程及组织结构进行研究,测量其相变温度,建立连续冷却转变（CCT）曲线,实验结果发现1.5 wt.%Al元素的加入,提高了该合金体系珠光体转变的临界冷却速度及相同冷速下的珠光体转变量。
各种化学元素对钢材性能的影响
各元素对钢材性能的影响名词解释：铁素体（Ferrite）：碳在α-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素。
常用符号F（或α）表示。
铁素体具有体心立方结构，由于它的间隙很小，因而溶碳能力较差。
在727℃时最大溶碳量为0.0218%，随着温度下降，其溶碳量逐步减少，在室温时仅溶碳0.0008%。
铁素体的强度低，其δσb为180-280MN/m2,HB约80，但塑性好，其δ为50%。
奥氏体（Austenitic）：碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体。
常用符号A（或γ）表示。
奥氏体具有面心立方晶格结构，由于它的有效晶格间隙较大，因此其溶碳能力较大，在1148℃时的最大溶碳量2.11%，随着温度的下降，其溶碳量逐步减少，在727℃是溶碳量为0.77%。
奥氏体的机械性能于其溶碳量及晶粒的大小有关。
一般来说奥氏体的硬度为170-220HBS，延伸率δ为40-50%，奥氏体存在于727℃以上的固态温度范围内。
奥氏体易于塑性成形。
渗碳体（Cementite）：C与Fe的化合物（Fe3C）称为渗碳体，其含碳量6.69%，渗碳体的熔点为1227℃，其硬度很高，约800HB,塑性和冲击韧性几乎为零，脆性极大，因此它不能作为碳钢的基体相，却是碳钢中的主要强化相。
渗碳体是一种亚稳相，在一定条件下会发生分解，形成石墨自由碳。
马氏体（Martensite）：采用快速冷却的方法，由于过冷度大，铁和碳原子都不能进行扩散，奥氏体只能由非扩散的晶格切变，有γ-Fe的面心立方晶格改组为α-Fe的体心立方晶格。
这种奥氏体直接转变一种含碳过饱和α固溶体，称之为马氏体。
各元素对钢性能的影响：锰（Mn）锰是炼钢时用锰铁脱氧而残留于钢中的，锰能清除钢中的FeO,改善钢的品质，降低钢的脆性；锰与硫化合生成MnS，消除硫的有害作用，改善钢的热加工性能。
在碳钢中锰的含量一般控制在0.25-0.80%之间，锰能溶于铁素体中，形成含锰的铁素体，起着强化铁素体的作用；锰还能溶于Fe3C中形成合金渗碳体，从而提高碳钢的强度，锰是有益的杂质元素，少量的锰对钢的性能影响不显著。
为了研究Al和P合金元素在TRIP钢固态相变过程中的重要作用
为了研究Al和P合金元素在TRIP钢固态相变过程中的重要作用,利用热膨胀实验、金相观察、显微硬度测量等方法绘制了4种不同Al和P含量的C-Mn-Al-PTRIP钢的CCT图.结果表明,Al元素强烈缩小奥氏体相区,提高Ac3与Ms,促使CCT图左移和上移.P元素能够阻碍碳化物的生成,当钢中w(P)达到0.14%时,能显著将CCT曲线图中的珠光体区与贝氏体区右移.P元素对先共析铁素体相变和马氏体相变没有显著影响.随着冷却速率的增加,材料的显微硬度增加.对于每一种成分超过其临界冷却速率时将得到完全的马氏体组织.添加固溶强化元素可以强化铁素体基体,增加铁素体基体的硬度,P元素固溶强化能力最强,Mn元素稍弱,Al元素很弱.金属材质常见内部缺陷:1、疏松:铸铁或铸件在凝固过程中,由于诸晶枝之间的区域内的熔体最后凝固而收缩以及放出气体,导致产生许多细小孔隙和气体而造成的不致密性。
2、夹渣:被固态金属基体所包围着的杂质相或异物颗粒。
3、偏析:合金金属内各个区域化学成分的不均匀分布。
4、脱碳:钢及铁基合金的材料或制件的表层内的碳全部或部分失掉的现象。
另外,汽泡、裂纹、分层、白点等也是常见的内部组织缺陷。
金属内部缺陷检验方法:1、宏观检验:利用肉眼或10倍以下的低倍放大镜观察金属材料内部组织及缺陷的检验。
常用的方法有断口检验、低倍检验、塔形车削发纹检验及硫印试验等。
主要检验气泡、夹渣、分层、裂纹晶粒粗大、白点、偏析、疏松等。
2、显微检验:显微检验又叫作高倍检验,是将制备好的试样,按规定的放大倍在相显微镜下进行观察测定,以检验金属材料的组织及缺陷的检验方法。
一般检验夹杂物、晶粒度、脱碳层深度、晶间腐蚀等。
3、无损检验:无损检验有磁力探伤、萤光探伤和着色探伤。
磁力探伤用于检验钢铁等铁磁性材料接近表面裂纹、夹杂、白点、折叠、缩孔、结疤等。
萤光探伤和着色探伤用于无磁性材料如有色金属、不锈钢、耐热合金的表面细小裂纹及松孔的检验。
铝元素对ZQA19-4铝铁青铜的影响
高铝青铜合金的吸气量很大，若在熔炼过程中除气不彻底，则在凝固时随温度的下降，溶解在合金中的饱和状态的氢将析出并形成气泡，实际浇注时液面呈现明显上涨，产品断面上均匀分布着细小的孔眼，多数呈针孔状，有少数呈多角形或断续裂纹状。
Ni、Al元素，加剧了该合金的吸气倾向，使产生氧化夹杂的可能性增加，因而对铸造工艺及熔炼工艺提出严格要求。
（1）铝在铜中的固溶度很高，并随温度下降而增大，最大可达9.4%（565℃）。
（2）Al＜9.4%的合金，在十分缓慢冷却的条件下为α单相固溶体组织，但在铸造条件下Al＝7.5%时，便在α相周界出现β相。
（3）β相在565℃发生共析转化而分解成硬而脆的共析体，β≒α＋γ2。
这个共析转化过程进行的比较快，当铸件壁厚较厚，因而冷却速度较慢时，更多的β相被分解，致使合金发脆。
这种现象称为铝青铜的自行退火或徐冷脆性。
可采用以下两种方法来防止铝青铜的自行退火，使组织主要由α＋β或β相组成：一是加快铸件的冷却速度，使γ2来不及析出；另一种方法是在合金中加入Fe、Mn、Ni等合金元素。
前一种方法容易在铸件中引起应力或裂纹，因此，在生产中多采用第二种方法。
这种加入了合金元素的铝青铜称为复杂铝青铜。
Al元素对耐候桥梁钢微观组织及力学性能的影响
随着大型桥梁建设的兴起，桥梁钢的用量正 在不断增加，钢材的性能和成本问题越来越受到 人们的重视。目前，我国现有桥梁用钢多为低合 金高强度钢，钢材的耐蚀性较差，主要靠涂装的办
【关键词】 耐候桥梁钢 铝 微观组织 力学性能
ＥｆｆｅｃｔｏｆＡｌＥｌｅｍｅｎｔｏｎＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃａｌ ＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＷｅａｔｈｅｒｐｒｏｏｆＢｒｉｄｇｅＳｔｅｅｌ
ＸＵＨａｉｊｉａｎ１，２，３ ＳＨＡＸｉａｏｃｈｕｎ２ ＭＥＮＧＪｉｎｇｓｏｎｇ２ ＬＩＦａｎ２ ＷＡＮＧＷｅｎｚｈｏｎｇ２ ＷＡＮＧＺｈａｏｄｏｎｇ３ （１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｅｔａｌＭａｔｅｒｉａｌｆｏｒＭａｒｉｎｅＥｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ＡｎｓｈａｎＬｉａｏｎｉｎｇ １１４０２１，Ｃｈｉｎａ；２．ＡｎｇａｎｇＳｔｅｅｌＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄ，ＡｎｓｈａｎＬｉａｏｎｉｎｇ１１４０２１，Ｃｈｉｎａ；３．Ｓｃｈｏｏｌｏｆ ＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＳｈｅｎｙａｎｇＬｉａｏｎｉｎｇ１１０８１９，Ｃｈｉｎａ）
４６
上 海 金 属
第 ４１卷
候桥梁钢，越来越受到桥梁设计者的青眯。但耐 候桥梁钢由于含有贵重合金元素，一次性投资较 高，在应用上受到一定限制 。 ［２３］ 因此，如何在不 降低耐候钢性能的情况下降低其贵重元素的含 量，已成为桥梁用钢研究者的主要工作之一。
在大气环境中，铝能快速被氧化并在其表面 形成一层致密的氧化膜来抑制大气腐蚀，所以通 常将铝喷涂在钢的表面以增强其耐候性［４］。在冶 炼过程中，铝主要被用作脱氧剂，但是如果铝含量 过高，常会产生夹杂物增多、堵塞等一系列问题。 但因铝在提高钢材耐候性、降低成本方面蕴藏着 巨大的潜力，用铝来改善钢材耐候性的研究早已 开始［５６］。Ｅｖａｎｓ［７］研究认为，添加少量的铝会改 善低碳钢的耐候性。陈新华等［８］研究发现，在海 洋大气条件下，添加 Ａｌ的低合金钢的表面会生成 细粒尖晶石类氧化物 ＦｅＡｌ２Ｏ４，从而增强锈层对 腐蚀介 质 与 水 分 的 阻 隔。 Ｎｉｓｈｉｍｕｒａ等［９］研 究 了 含 Ａｌ钢的耐海洋大气腐蚀性能，发现随着铝含量 的增加，钢的耐候性提高。李东亮等［４］研究发现， Ａｌ具有强化铁素体、抑制腐蚀产物结晶和促进具 有保护作用的细晶氧化物膜生成等优势，有利于 提高钢的耐蚀性。目前，我国在建和规划中的大 型桥梁多分布在沿海经济发达地区，但这些地区 大气中的 ＳＯ２ 含量日益升高，ＳＯ２ 和 Ｃｌ－共存的 形势已成为常态，这给桥梁的安全服役带来了很 大威胁，同时也会大幅缩短其使用寿命。目前，普 遍通过增加钢中的 Ｎｉ含量来提高其耐海洋大气 腐蚀的性能，但由于 Ｎｉ的价格高昂且受市场波动 较大，因此如何通过 Ａｌ替代部分 Ｎｉ，开发低成本 的含 Ａｌ耐海洋大气腐蚀的桥梁钢逐渐成为未来 桥梁钢研发的重点。目前，铝的添加对耐候钢的 微观组织演化及力学性能的影响机制还不清楚。 为此，本文主要研究了 Ａｌ的添加对耐湿热工业 海洋大气桥梁钢微观组织及力学性能的影响，以 期为鞍钢开发低成本、轻量化桥梁钢提供基础数 据。
钢铁中元素对相变的影响
钢铁中元素对相变的影响-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述钢铁是一种重要的材料，在很多工业和建筑领域中都有广泛的应用。
钢铁的性能取决于其中所含的元素，这些元素对钢铁的相变过程具有重要的影响。
相变是指物质从一种状态到另一种状态的转变过程，包括固态相变、液态相变和气态相变等。
钢铁中的元素会改变其晶格结构和组织形态，从而影响其力学性能、耐腐蚀性能和导热性能等。
在本文中，我们将研究钢铁中不同元素对相变过程的影响。
我们将重点探讨元素A、B、C和D对钢铁相变的影响。
通过分析和比较它们的影响，我们可以更深入地了解钢铁的组成和性能，为钢铁材料的开发和应用提供科学依据。
本文结构如下：首先，在引言部分，我们将简要介绍文章的目的和结构。
然后，我们将在正文部分分别讨论元素A、B、C和D对相变过程的影响。
对于每个元素，我们将阐述其影响机制和实验结果。
在结论部分，我们将对这些实验结果进行综合分析，并提出重要的发现。
最后，我们将展望未来的研究方向，并总结全文。
通过对钢铁中元素对相变的影响进行深入研究，我们可以进一步了解钢铁材料的结构与性能之间的关系。
这对于改进钢铁的制备工艺、优化材料配方以及开发新型高性能钢铁材料具有重要意义。
同时，本文的研究结果也可以为其他金属材料的相变研究提供参考，推动材料科学的发展。
在接下来的章节中，我们将详细探讨元素A、B、C和D对钢铁相变的影响，并分析其实验结果。
请继续阅读下一章节，以深入了解这些元素在钢铁中的作用。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：本文主要包括以下几个部分：引言、正文和结论。
引言部分（Section 1）将对文章的主题进行概述，简要介绍钢铁中元素对相变的影响。
首先，我们将通过介绍钢铁在工业生产和日常生活中的重要性，引出钢铁中元素对相变的研究的重要性。
然后，我们将介绍文章的结构以及各部分的内容，为读者提供整体的阅读指导。
正文部分（Section 2）将详细探讨不同元素对钢铁相变的影响。
Al和Si元素对铁素体耐热不锈钢微观组织演变及高温氧化行为的影响研究
Al和Si元素对铁素体耐热不锈钢微观组织演变及高温氧化行为的影响研究Al和Si元素对铁素体耐热不锈钢微观组织演变及高温氧化行为的影响研究摘要：本文以Fe-Cr-Ni型耐热不锈钢为研究对象，通过添加不同浓度的Al和Si元素，研究其对铁素体耐热不锈钢微观组织演变和高温氧化行为的影响。
结果显示，Al和Si元素的加入可以有效改善铁素体耐热不锈钢的抗氧化性能，减少高温氧化产物的生成并提高材料的稳定性。
此外，Al和Si元素的加入还能够改变耐热不锈钢的晶粒尺寸和组织结构，进一步优化材料的力学性能和高温稳定性。
关键词：铁素体耐热不锈钢；微观组织演变；高温氧化行为；Al元素；Si元素1. 引言铁素体耐热不锈钢是一种具有优异的高温稳定性和耐腐蚀性能的金属材料，广泛应用于石油、化工、航空航天等领域。
然而，在高温和氧化环境下，铁素体耐热不锈钢容易出现氧化、腐蚀和疲劳等问题，影响其使用寿命和性能。
因此，研究铁素体耐热不锈钢在高温氧化条件下的微观组织演变和氧化行为具有重要意义。
2. 实验方法本实验采用Fe-Cr-Ni型耐热不锈钢作为基础材料，通过真空熔炼和均匀化处理制备试样。
试样分为四组：对照组、Al添加组、Si添加组和Al-Si添加组。
将试样置于高温炉中，在不同温度和气氛条件下进行氧化实验。
通过扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪对试样的表面形貌和成分进行分析。
3. 结果与讨论3.1 微观组织演变在对照组中，试样的微观组织主要由铁素体相组成，晶粒尺寸较大。
随着Al元素的添加，试样的晶粒尺寸明显减小，晶界具有更高的弯曲度。
Si元素的加入也使晶界变得更加清晰。
Al-Si添加组的试样晶粒尺寸最小，晶界清晰度最高。
3.2 高温氧化行为对照组试样在高温氧化条件下，表面形成了大量的氧化产物，并出现明显的氧化剥离。
Al元素的添加能够抑制氧化产物的生成，并防止氧化剥离的现象。
Si元素的加入使试样的氧化速率明显降低，并形成致密的氧化膜。
Al-Si添加组的试样表面几乎没有明显的氧化迹象。
不同元素对于凝固演变的影响机理
不同元素对于凝固演变的影响机理元素的加入会对钢的凝固过程产生显著的影响，进而影响凝固组织。
以下是几种主要的影响机理：
1. 溶质再分配：在凝固过程中，溶质会从液相向固相转移。
这将导致固液界面前沿溶质富集，而在远离界面的液相中溶质贫瘠。
这种溶质再分配会影响晶体生长的动力学和固态相的形貌。
2. 结晶温度区间：不同元素可以扩大或缩小钢的结晶温度区间。
例如，C、Si、Cr、Ni等元素会增加该区间，而Mn、Mo、W等则会减小。
3. 界面稳定性：某些元素，如S、P、Sn等，会降低界面稳定性，从而促进枝晶分叉和二次枝晶臂的形成。
4. 热流影响：溶质元素会导致热阻增加，影响热流的传递，进一步影响凝固速率和凝固模式。
5. 合金元素与溶质的相互作用：一些合金元素可以与溶质形成化合物，这些化合物可能在固液界面前沿沉淀，从而改变界面的性质。
6. 元素偏析：某些元素在固态相中可能会有明显的偏析行为，这会影响组织的均匀性和性能。
7. 动力学影响：对于快速凝固，某些元素可能会影响达到快速凝固速率的能力。
8. 冷却速率的影响：冷却速率会影响元素的固溶度和显微组织特征，从而影响机械性能。
这些机理综合作用，共同决定了不同元素对钢的凝固组织和性能的影响。
了解这些影响是材料科学家和工程师在开发新型钢种和优化现有钢种时的重要基础。
Al对超高强海工钢组织及力学性能的影响
李德强,工程师,2002年毕业于东北大学金属压力加工专业。
E-mail :****************Al 对超高强海工钢组织及力学性能的影响李德强1,吴宇新2(1.海装沈阳局驻鞍山地区军事代表室,辽宁鞍山114009;2.鞍钢集团钢铁研究院,辽宁鞍山114009)摘要:研究了Al 对超高强船体钢相变点的影响以及不同冷速条件下组织的变化规律,分析了Al 对马氏体组织时效过程中亚结构变化以及析出物结构的影响。
结果表明,Al 能提高试验钢的Ac 3、Ac 1、Ms 和Mf 相变温度点,降低超高强度钢的淬透性。
时效过程中,Al 能显著抑制马氏体α相的回复,提高马氏体抗时效软化的能力。
时效过程中析出细小的Ni 3Al 粒子,能够产生较强的沉淀强化效应。
关键词:海工钢;超高强度;合金元素;相变;析出强化中图分类号:TG14文献标识码:A文章编号:1006-4613(2020)03-0023-07Effect of Al on Microstructures and Mechanical Properties ofUltra-high Strength Steel for Marine EngineeringLi Deqiang 1,Wu Yuxin 2(1.Anshan Military Representative Office of Navy Armament Division in Shenyang ,Anshan 114009,Liaoning ,China ;2.Ansteel Iron &Steel ResearchInstitutes ,Anshan 114009,Liaoning ,China )Abstract :The effect of Al on the phase transformation point of an ultra-high-strength hullsteel and the law of changes in microstructures under different cooling rates were studied.The substructure changes and the structure of precipitates during aging process of martensite structure by Al were analyzed.The study results demonstrated that Al could increase thetransformation temperature points of Ac 3,Ac 1,Ms and Mf of the tested steels,and reduce the hardenability of ultra-high strength steels.During aging,Al could significantly inhibit the reflex of the martensite αphase and improve the anti -aging softening ability of martensite.The tiny Ni 3Al particles precipitated in the aging process can produce a relatively strong precipitation strengthening effect.Key words :steel for marine engineering ;ultra-high strength ;alloying elements ;phase trans-formation ;precipitation strengthening高韧超高强度海工钢可以提高船舶的载重量,增加深潜器下潜深度,增大钻井平台承载量,大幅度降低海工装备本身重量,节约能源,有力地促进海洋能源的勘探、开发和运输,但这类钢在应用过程中要求具有良好的强韧性以及焊接性能。
Al含量对B+级钢组织及力学性能的影响的开题报告
Al含量对B+级钢组织及力学性能的影响的开题报告
一、研究背景
B+级钢是一种低合金高强度钢材，常用于高强度机械零件的制造。
其中Al是B+级钢中重要的合金元素之一，其含量与钢的组织及力学性能密切相关。
因此，研究Al含量对B+级钢组织及力学性能的影响具有重要意义。
二、研究目的
本研究旨在通过对不同Al含量B+级钢材的实验研究，探究其组织
特性及力学性能随Al含量变化的规律，为B+级钢材的精准制备提供技术支持。
三、研究内容
1.实验材料的制备：选用纯度较高的原料制备不同Al含量的B+级钢材。
2.试样制备：按照标准规范制备钢材试样。
3.组织分析：采用光学显微镜和电子显微镜对不同Al含量的B+级钢材的组织进行显微结构分析。
4.力学性能测试：采用万能试验机对不同Al含量的B+级钢材试样进行拉伸、压缩、弯曲等力学性能测试。
5.数据处理和分析：对试验结果进行数据处理并出具实验报告，分
析其组织特征及力学性能随Al含量变化的规律。
四、研究意义
本研究可以深入探究Al含量对B+级钢组织及力学性能的影响规律，为B+级钢材的精准制备提供技术支持，有利于推动B+级钢材的产业升
级和产品质量提升。
HSLA钢连续冷却过程的相变与组织研究
第2卷 第1期 2010年1月精密成形工程JO U RN A L O F N ET SH A PE FO RM IN G EN GI NEERIN G19H SLA 钢连续冷却过程的相变与组织研究赵艳君1,2,孟庆雪1,包卫平1,任学平1(1.北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083; 2.广西大学材料科学与工程学院,南宁530004)摘要:在Gleeble -1500热模拟试验机上研究了20SiM n3NiA 钢在不同连续冷却条件下相和组织变化,用热膨胀法测定了该钢的连续冷却转变曲线(动态CCT 曲线)。
研究结果表明,20SiM n3NiA 钢中的M n 、Ni 、Si 等合金元素能有效地阻止铁素体和珠光体的形成,故20SiM n3N iA 钢的过冷奥氏体连续冷却转变曲线只有马氏体和贝氏体相变区。
当临界冷却速度大于1 /s 时,20SiM n3NiA 钢就可以获得板条状马氏体组织,且随着冷却速度的增大,马氏体组织变得越来越细。
与静态CCT 曲线相比,形变使动态CCT 曲线的Ms 点升高,奥氏体稳定性降低,形变细化了马氏体和贝氏体组织,使20SiM n3NiA 钢在1 /s 的冷却速率下产生较高的强度。
关键词:20SiM n3N iA 钢;连续冷却转变曲线;低合金高强度钢;膨胀法;组织中图分类号:T G142.24 文献标识码:A 文章编号:1674-6457(2010)01-0019-04收稿日期:2009-12-04作者简介:赵艳君(1971-),女,讲师,在读博士,主要从事高强度结构钢材料的研究。
Inve stig ation on Phase Transformatio n and Microstructureo f HSLA Ste el during Continuous CoolingZH A O Yan -j un 1,2,M EN G Qing-x ue 1,BA O Wei -p ing 1,RE N X ue -p ing 1(1.Scho ol of M ater ials Science and Eng ineering,U niver sity o f Science and T echnolo gy Beijing,Beijing 100083,China;2.Colleg e of M ater ials Science and Eng ineering ,Guangx i U niv ersity ,N anning 530004,China)Ab strac t:T he phase transformat ion and m icrostr uctur e of 20SiM n3NiA steel dur ing continuous coo ling w ere studied using Gleeble -1500ther mal mechanical simulato r and the continuo us -coo ling -transfor mation diag ram of t he steel w as dr awn(dynamic CCT diag ram)by thermal dilato met er test.T he results show that there are o nly ma rtensitic and bainite phase t ransfo rmation zo nes in the diagr am of ov er -coo ling austenite continuous coo ling curv e,because the fo rmatio ns of ferr ite and pear lite can be ef -fectively det erred by adding M n,N i,Si allo ying ag ents in the tested st eel .When the critica l co oling rate is more than 1 /s,the lath mar tensit ic micro st ructur e is obtained and w ith increasing cooling rate the m icrostr ucture is thinner and thinner.T he de -fo rmat ion makes austenite more unst able and M s temper ature of dynamic CCT diag ram higher than the static CCT cur ve.A lso 20SiM n3N iA steel achieved high strength at ver y lo w coo ling rate(1 /s),for t he defo rmat ion making micro st ruct ur e o f mar -t ensite and bainite r efineKe y word s:20SiM n3N iA ;continuous -co oling -tr ansfo rmatio n(CCT )diag ram;H SL A;dilato meter test;microstr uctur e低合金高强度钢(H SLA 钢)由于具有良好的强度、韧性和焊接性能,一直受到普遍关注,在汽车、机械制造、电器和国防等行业获得了广泛的应用。
18种金属元素对刚性能的影响
18种金属元素对钢性能的影响1、Al（1）Al当钢中其含量小于3～5%时，是一有益的元素。
其作用是：高的抗氧化性和电阻。
①作为强烈脱氧剂加进的Al，可生成高度细碎的、超显微的氧化物，分散于钢体积中。
因而可阻止钢加热时的晶粒长大（含Al＜10%，在加热＜1200℃才有细化作用，否则其作用甚小）和改善钢的淬透性。
所以这些氧化物成为结晶的中心，而在钢冷却时又对A体分解起促进作用。
作为合金元素，有助于钢的氮化，因而可提高钢的热稳定性。
所以AlN本身在加热时具有高稳定性，①与②都有利于减弱钢的过热倾向。
③可改善钢的抗氧化性，考虑②和③，④能提高钢的电阻，与Cr共同用于制造高电阻铬铝合金：如Cr13Al4、1Cr17Al5、1Cr25Al5。
Al使电阻增高的程度比Cr还高的多。
在Cr钢中加Al，会粗晶易脆，所以其量一般不超过5%，个别才有8～9%。
⑤对硅钢而言，Al可减少α铁心损失，降低磁感强度，与氧结合可减弱磁时效现象，但Al的氧化物会使磁性变坏。
Al（＞0.5%）也会使硅钢变脆。
（2）Al的不良影响①促进钢的石墨化，减少合金相中的碳溶浓度，所以硬度、强度降低。
②加速脱碳当Al含量增加至3～5%时，8～9%将会大大地促进钢锭的柱状结晶过程。
因此而大大增加钢的机械热加工的困难，也使钢极易脱碳。
（其热加工之所以困难是因为该合金钢锭具有粗晶结构，且其晶体的解理极弱，所以导热性低，加热时容易出现大的温度差而锻裂，甚至钢锭的去皮加工都会使其晶界氧化而破坏。
此外，它在800℃以上的高温长时间停置也极易变脆。
一般合金钢中含Al量：合金结构钢：Al=0.4～1.1% (38CrAlA、38CrMoAlA、38CrWVAlA等)耐热不起皮钢：Al=1.1～4.5% (Cr13SiAl、Cr24Al2Si、Cr17Al4Si等)电热合金： Al=3.5～6.5% (Cr13Al4、1Cr17Al5、Cr8Al5、0Cr17Al5等) 甚至Al=8% Cr7Al7：考虑电热合金受荷不大，虽有脆性，仍可使用。
Al含量对含铝奥氏体不锈钢在高温超临界二氧化碳中均匀腐蚀性能的影响研究
Al含量对含铝奥氏体不锈钢在高温超临界二氧化碳中均匀腐
蚀性能的影响研究
刘珠;龙家琛;高阳;郭相龙;张乐福
【期刊名称】《原子能科学技术》
【年(卷),期】2024(58)2
【摘要】为进一步提升奥氏体不锈钢作为超临界二氧化碳核反应堆候选包壳材料的耐腐蚀性能,对比研究了3种不同Al含量的含铝奥氏体不锈钢及不含Al基材在650℃/20 MPa的超临界二氧化碳环境中的均匀腐蚀行为。
结果表明,材料的腐蚀增重随Al含量增加而降低,不同Al含量材料的腐蚀增重均近似服从抛物线生长规律。
Al含量低于1.5wt%时,材料表面生成双层富Fe氧化膜,保护性差,渗碳层厚度可达约12μm;Al含量高于2.5wt%时,材料表面生成保护性氧化膜,外层富Cr、内层富Al,氧化膜及基体中仍存在渗碳行为,渗碳层厚度减小至约6μm。
造成差异的原因是较高Al含量能有效促进保护性富Al氧化膜的形成,抑制Fe的向外扩散和C的向内扩散,进而提升材料的耐氧化和渗碳属性。
【总页数】10页(P401-410)
【作者】刘珠;龙家琛;高阳;郭相龙;张乐福
【作者单位】上海交通大学
【正文语种】中文
【中图分类】TL341;TG172
【相关文献】
1.Al对含P,Mo奥氏体不锈钢应力腐蚀性能的影响
2.超级奥氏体不锈钢AL-6XN 在超临界水环境中的应力腐蚀性能
3.含CeO2的Ni（Cr）Al复合铝化物涂层的抗高温腐蚀性能研究
4.含铝奥氏体耐热钢在超临界二氧化碳中的腐蚀行为
5.超临界二氧化碳环境中600合金和304不锈钢的均匀腐蚀行为研究
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Ｔｈｅ Ｅ仃ｅｃｔ ｏｆ Ａｌｕｍｉｎｕｍ ｏｎ Ｐｈａｓｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ
Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ ａｎｄ Ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｔｅｅｌ
ｄｕｒｉｎｇ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｃｏｏｌｉｎｇ
ＤＯＮＧ Ｃｈｅｎ，ＪＩＡＮＧ Ｈａｉ—ｔａｏ，ＣＨＥＮ Ｙｕ－ｌａｉ，ＴＡＮＧ Ｄｉ，ＣＨＥＮ Ｚｈｉ·ｓｏｎｇ （Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｒｏｌｌｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １ ０００８３，Ｃｈｉｎａ）
［２］Ｈｏｒｖａｔｈ Ｃ Ｄ，Ｆｅｋｅｌｅ Ｊ Ｒ．Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｉｅｓ ａｎｄ Ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ ｆｏｒ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ Ｕｓａｇｅ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ ｈｉｇｈ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｓｔｅｅｌｓ ｉｎ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ａ］． Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ Ｉｎｔｅｍａｆｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｈｉｇｈ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｓｈｅｅｔ Ｓｔｅｅｌｓ ｆｏｒ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｃ］．ＡＩＳＴ Ｇｏｌｄｅｎ ＣＯ，
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图４ Ｑ＆Ｐ钢的ＣＣＴ曲线
２．３金相组织及硬度分析 对不同冷却速度的试样进行了金相观察。１’
高ＡＩ—Ｑ＆Ｐ钢其典型舍相组织如图５所示。从 图５中可以看出．在１一１０℃／ｓ的冷速范围内． 转变的最终产物主要是铁素体和珠光体。冷速 为２０℃／ｓ时出现马氏体组织．由铁素体、贝氏 体和马氏体组成。当冷速达到４０℃／ｓ时基体 基本为马氏体组织．而不再有铁素体和珠光体 组织。
ＵＳＡ．２００４．１～７．
［３］Ｓｐｅｅｒ Ｊ Ｇ，Ｅｄｍｏｎｄｓ Ｄ Ｖ，Ｒｉｚｚｏ Ｆ Ｃ，ｅｔ ａ１． Ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｆｒｏｍ ｓｕｐｅｒｓａｔｕｒａｔｅｄ ｐｌａｔｅｓ ｏｆ ｆｅｒｒｉｔｅ，ｗｉｔｈ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｓｔｅｅｌ ｐｒｏｃｅｓｓｊｎｇ ａｎｄ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｉｎｉｔｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ‘［Ｊ］． Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｏｐｉｎｉｏｎ ｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００４，８（３—４）：２１９—２３７．
ｃｏｏｌｉｎｇ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｉｔ ｉｓ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｔｈｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｃ—Ｍｎ—Ａｌ Ｑ＆Ｐ ｓｔｅｅｌ． ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ：Ｑ＆Ｐ ｓｔｅｅｌ；ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃｏｏｌｉｎｇ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅ；ｈａｒｄｎｅｓｓ
将设计好的材料在真空感应炉中冶炼。冶 炼时向炉内通入舡气保护。防止冶炼过程中钢
２．１ Ｑ＆Ｐ钢的临界点 经过试验测定Ｑ＆Ｐ钢的临界点如图２所示。
由得到的图以切线法分析１’Ｑ＆Ｐ钢Ａｃ．和Ａｃ３ 分别为７６和８８０℃。而加入铝的２。试验ＡｃＩ为 ７７０℃．并且在试样加热至１ １００ ｏｃ仍未测得 Ａｃ，。对于试样将温度升至ｌ １００ ｏＣ后淬火（见 图３），通过显微组织及扫描电镜分析仍旧存在 部分铁素体。可见由于Ａｌ作为铁素体形成元 素，铝的添加明显地提高了相变温度。也导致 了两相区的扩大，使ＣＭｎＡＩ—Ｑ＆Ｐ钢至１ １００℃ 也未得到单一奥氏体区。 ２．２ ＣＣＴ曲线
图３ ｌ １００℃奥氏体化后淬火试验的微观形貌 钢奥氏体以不同冷速冷却时．在ｌ～４０℃／ｓ的冷 却范围内．转变产物中都贯穿有铁素体的存在， 在冷却速度大于４０℃／ｓ后。将没有铁素体和珠 光体，而成为马氏体。奥氏体向贝氏体转变的 速度１—４０℃／ｓ，当冷却速度大于此冷速时．转 变产物中不会有贝氏体出现。当冷却速度为 ２０℃／ｓ时有奥氏体向马氏体的转变，而冷速大 于４０。Ｃ／ｓ时则完全转变为马氏体。
万方数据
２６
金属材料与冶金工程
Ｖ０１．３７ Ｎｏ．２
图５ １。Ｑ＆Ｐ钢连续冷却转变后的金相组织
之 一 世 １烈 似 磬
冷却速度／℃·Ｓ－。
图６连续冷却组织的维氏硬度与冷速的关系
３结论
（１）利用膨胀法结合金相一硬度试验法，测 定了Ｑ＆Ｐ钢的ＣＣＴ曲线。为该钢种热处理工 艺的制定提供了理论依据。
（２）Ａｌ元素的添加明显提高了相变温度， 使得在１ １００℃时仍未能测到Ａｃ，。
在对连续冷却的试样进行硬度测试，做出 ｌ。高ＡＩ—Ｑ＆Ｐ钢在ｌ １００及９７０℃以不同冷却 速度降至室温下的维氏硬度．２。高Ｓｉ—Ｑ＆Ｐ钢 在９７０℃以不同冷却速度降至室温下的维氏硬 度如图６所示。
试验钢的硬度是随冷却速度的提高而增大 的，一方面是由于随冷却速度的增大，组织晶 粒细化，起到了细晶强化的作用；另一方面， 随着冷却速度的增大。铁素体和珠光体的比例 逐渐减少．而硬度高的贝氏体和马氏体的数量 逐渐增多．所以试验钢的硬度随冷速的提高是 逐渐增加的。对比三条曲线．由于ｌ’钢在９７０℃ 时在两相区内相对于１ ０５０℃下，初始铁素体含 量较高，使得整体硬度低于后者。２’高Ｓｉ—Ｑ＆Ｐ 钢由于Ｓｉ的固溶强化作用使得Ｚ钢的硬度大于 ｌ。钢。
的氧化．冶炼后的钢水铸造成锭；将钢锭缓慢 加热到设定温度后，热锻成６０ ｍ／ｎ厚的板坯； 然后经热轧轧成４．５ ｍｍ厚的钢板；用线切割方
法在热轧板上取西４栅Ｘ １０ ｍｍ的标准热膨胀
试样。在Ｄ几一８０５热膨胀仪先按图１ ａ测定试 验钢的临界转变温度。再将试样按图１ ｂ分别以 ｌ、２、５、１０、２０、４０、５０和６０℃／ｓ的冷速将试 样冷却至窒温测定转变点以及静态ＣＣＴ曲线。
［４］Ｓｐｅｅｒ Ｊ Ｇ，Ｓｔｒｅｉｃｈｅｒ Ａ Ｍ，Ｍａｔｌｏｃｋ Ｄ Ｋ，ｅｔ ａ１． Ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ ａｎｄ ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ：ａ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｌｙ ｎｅｗ ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｏ ｃｒｅａｔｅ ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ＴＲＩＰ ｓｈｅｅｔ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ ｔｈｅ Ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓ， Ｋｉｎｅｔｉｃｓ，Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ Ａｕｓｔｅｎｉｔｅ
摘 要：Ｑ＆Ｐ（Ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ ａｎｄ Ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ）钢是一种超高强先进汽车用钢，具有优异的综合机械性能。 据此，采用膨胀法结合金相一硬度法，在ＤＩＬ一８０５热膨胀仪上测定了Ｑ＆Ｐ钢的临界点。测定了不同冷却 速度下连续冷却转变膨胀曲线，并对比ＡＪ元素的加入对Ｑ＆Ｐ钢连续冷却转变产物的组织和硬度的影响。 对制定Ｃ—Ｍｎ—ＡＩ系Ｑ＆Ｐ钢的热处理工艺提供一定的参考依据。 关键词：Ｑ＆Ｐ钢；连续冷却转变曲线；硬度 中图分类号：ＴＧｌ４２．３３，ＴＧｌｌ５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００５—６０８４（２００９）０２—００２３—０４
根据不同冷却速度下的温度一膨胀量曲线， 找出不同冷速下的各种相变起始点温度和终止 点温度，结合金相一硬度试验法可以得到如图４ 所示的ＣＣＴ曲线。从图４中可以看出，当Ｑ＆Ｐ
万方数据
２００９年第２期
董 辰等：Ａ１元素对Ｑ＆Ｐ钢连续冷却的相变及 ｌ’与２’Ｑ＆Ｐ钢的热膨胀曲线比较
Ａｃ．Ｉ ｐ 、 趟 蚂
图ｌ 工艺示意 ａ一测定相变点示意：ｂ一测定ＣＣＴ曲线示意
２试验结果与讨论
１ 试验材料和实验方法
１．１试验钢成分设计 试验钢化学成分设计对Ｑ＆Ｐ钢的工艺实现
有重要的影响。首先要考虑如何降低Ｍｓ。Ｍｓ 强烈地取决于碳含量．只有当碳含量高于１．１％ 时才能保证Ｍｓ低于室温，但由于碳含量对钢的 焊接性能有一定的影响，所以碳的含量不能高 于０．２％。通过在合金钢中添加Ｓｉ或～可以消 除或抑制渗碳体的析出。这些元素的加入对Ｑ＆Ｐ 钢有着决定的作用。本文为对比～的影响，采 用７．５ ｋｇ真空感应炉冶炼试验用钢Ｉ。和２。，钢 锭成分见附表。 １．２试样制备及工艺方法
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ ａｎｄ Ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ（Ｑ＆Ｐ）ｓｔｅｅｌ ｉｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ａｄｖａｎｃｅｄ ｓｕｐｅｒ－ｈｉｇｈ
ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｗｏｒｋ，ｂｙ ｄｉｌａｔｏｍｅｔｒｉｃ ｃｈａｎｇｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｉｎｇ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｈａｒｄｎｅｓｓ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ｔｈｅ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ
世界上主要发达国家的汽车Ｚ，＿ｌｋ的发展． 尤其是轿车生产的迅速发展．产生了两个主要 问题：一是汽车数量增多，车祸增多。因此要
求有汽车安全性保证，重要措施之一是汽车构 件要显著增强；二是能源紧张，因此要求汽车 降低油耗、节约能源。汽车安全、节能和环保
收稿日期：２００９—０３—１６ ·基金项目：国家自然科学基金项目（５０４０５０１５）
（３）随冷却速度的增加，铁素体、贝氏体 的相变开始温度和结束温度都趋于降低。
（４）从ＣＣＴ曲线和金相组织中都能看到， 对Ｑ＆Ｐ钢而言．只有当冷速大于４０℃／ｓ时才 能得到完全马氏体组织。所以为了获得Ｑ＆Ｐ钢 所要求的组织和性能．退火时连续冷却速度以 欠于４０℃／ｓ为宜。
参考文献：
ｌ １］Ｓｃｎｕｍａ Ｔ．Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ ｏｆ ｍｏｄｅｍ ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｓｔｅｅｌ ｓｈｅｅｔｓ［Ｊ］．ＩＳＩＪ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２００１， ４１（６）：５２０－５３２．