微合金低碳钢的连续冷却过程的相变

形参数对组织的影响规律 研究表明， 高温变形促进了珠光体相变， 在% 变形温度的升 + "G 以上， ・ 高导致铁素体转变区减少； 从贝氏体转变开始温度看， 在相同变形 % + "G 变形促进了贝氏体相变； 温度下， 随着变形量的增加， 先共析铁素体的量增多， 贝氏体量减少； 在% " "G 以下变形促进了高 温等轴铁素体的形成， 抑制了贝氏体的相变 ・ 关 键 词：铌微合金低碳钢； 连续冷却转变曲线； 热膨胀法； 贝氏体； 先共析铁素体 文献标识码：(
・在以 J $ K 3 新一代钢铁 材料中， 为了解决单纯依靠细晶强化带来的材料 加工硬化能力下降、 屈强比升高的问题， 还常常利
［ ］ * 高材料强韧性较为有效的合金元素之一
用相变强化和沉淀强化等强化方式・以 J $ K 3钢 为基本成分， 进行微 7 并通过控轧控冷工 F处理， 艺得到超细晶复合组织， 已成为超细晶钢开发的 主要技术路线 ・研究铌微合金钢在轧后连续冷却 过程中的相变规律， 特别是贝氏体相变规律对超 细晶钢的组织控制具有重要意义 ・ 以往有关形变奥氏体 ／ 贝氏体相变的研究工 作大多以含合金元素较多的贝氏体钢或一些合金
第/期
衣海龙等：含铌微合金低碳钢的连续冷却过程的相变
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图!是为" # $%未变形试样和变形试样以 & ／ % ’的速度冷却到室温后的显微组 织・可 以 看 出， 随着变形量的增加， 先共析铁素体的量明显增 多， 贝氏体的量明显减少 这是由于变形增加了奥 ・ 氏体内部的空位浓度、 位错等晶体缺陷， 引起非均
文章编号： （ ） * " " + $ ’ " ! ! " " + " . $ " & # ’ $ " #
含铌微合金低碳钢的 连续冷却过程的相变
衣海龙，杜林秀，王国栋，刘相华
（东北大学 轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，辽宁 沈阳 * ） * " " " #
源自文库
摘
要：用 ) 5 : : F 5 : $ * + " "热力模拟实验机研究了含铌微合金低碳钢在不同变形条件下连续冷 却过程的相变规律， 利用热膨胀法结合金相法建立了静态和动态的连续冷却转变曲线， 分析了变
图! 在; < =>和# = = =>不同变形量下冷却速度 与贝氏体转变开始温度关系曲线 & ’ " ! ? 7 4 : ’ / 5 . @ ’ : B 5) / / 7 ’ 5 + 4 : -4 5 9. : 4 + : ’ 5 ( A2 ( ( : + 4 5 . 0 / + 6 4 : ’ / 5 : 6 + 4 : * + -/ 0 2 4 ’ 5 ’ : -B ’ : @ A 9 ’ 0 0 + 5 : . : + 4 ’ 5 .4 : ; < => 4 5 9# = = => （ ） — ； ） — % ’ ( )*（ & " ) ) )* ・
万方数据
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东北大学学报 （自然科学版）
［ ］ # ! * ! 而有关铁素体珠光体类型钢 结构钢为对象 ・
变形后连续冷却过程贝氏体的转变规律， 文献报 道还比较少 本文主要研究含铌微合金钢在不同 ・ 变形温度和不同变形量的条件下连续冷却转变行 为， 利用热膨胀法结合金相法绘制了 J J H 曲线，
收稿日期： ! " " # $ " % $ ! & 基金项目：国家高技术研究发展计划项目 （ ） ；国家自然科学基金资助项目 （ ） ! " " ’ ( ( ’ ’ ) " * " + " ! & * " * + ・ 作者简介：衣海龙 （ ， 男， 辽宁阜新人， 东北大学博士研究生；杜林秀 （ ， 男， 辽宁本溪人， 东北大学教授；王国栋 （ * % & % ,） * % ! ,） * % # ! 万方数据 ， 男， 辽宁大连人， 东北大学教授， 博士生导师；刘相华 （ ， 男， 黑龙江双鸭山人， 东北大学教授， 博士生导师 ,） * % + ’ ,） ・
图< 变形温度与贝氏体转变开始曲线 ( ) + < = 2 : 3 0 ) / 9 ’ 8 ) 2 0 7 2 2 9 5 2 4 / . 6 3 0 ) / 9 0 2 6 2 . 3 0 1 . 23 9 5 * ;> ; ’ 0 3 . 0 ) 9 0 . 3 9 ’ 4 / . 6 3 0 ) / 9 0 2 6 2 . 3 0 1 . 2/ 4 > 3 ) 9 ) 0 2 * ;
第! 东 北 大 学 学 报（ 自 然 科 学 版 ） ， -卷 第.期 B 0 5 C ! 7 0 D . （7 ） ! " " +年 .月 / 0 1 2 3 4 5 0 67 0 2 8 9 : 4 ; 8 : 2 3< 3 = > : 2 ; = 8 4 8 1 2 4 5 @ A = : 3 A : ( 1 D! " " + ? E ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
! " ! 变形工艺对贝氏体转变的影响 （ ）变形量对贝氏体转变的影响 " 图!为’ ( )* 和 ") ) )* 未变形试样和变形 试样贝氏体转变开始温度和冷却速度之间的关系 ・ 可以看出随着冷却速度的增加， 贝氏体转变开始 温度下降； 随着变形量的增加， 贝氏体转变开始温 度有所升高， 但是幅度不大， 对’ ( )*时变形量从 ) + ,增加到) + /贝氏体转变开始温度提高 (* 左 右， 而经过 ) + , 变形的试样与未变形试样相比也 提高(*左右 " ) ) )*变形和未变形试样的贝氏 ・ 体转变开始温度基本没有变化， 也就是说 ") ) ) *的变形对贝氏体转变开始温度几乎没有影响・ 因此， 从 贝 氏 体 转 变 开 始 温 度 来 看， ’ ( )*变形 时， 对贝氏体相变有较明显的促进作用， 当变形温 度升高时， 尽管贝氏体相变点有所升高， 但变形的 万 方数据 作用减弱 ・
I 中图分类号：H )* * + D ! * ’
随着社会经济的不断发展， 高强度高韧性材 料的需求越来越大 在提高强度和韧性方面， 微合 ・ 金化的钢有很大的发展潜力・其中微合金元素铌 在钢中能显著提高奥氏体的粗化温度和再结晶温 度， 具有细化奥氏体晶粒和弥散强化的作用， 是提
［ ， ］ ! ’ 晶粒超细化 为主要特征的
匀形核点增多， 导致奥氏体的稳定性降低， 促进了 铁素体的形核， 增加了铁素体转变量， 因而贝氏体 量减少 这与奥氏体的机械稳定化减少贝氏体转 ・ 变量不同 ・
图! 在" ／ # $%不同变形量变形后以&% ’的冷却速度冷却到室温的显微组织 ( ) + ! , ) . / ’ 0 . 1 0 1 . 2 ’3 4 0 2 . 5 2 4 / . 6 2 53 0 " # $% 7 ) 0 85 ) 4 4 2 . 2 9 0 ’ 0 . 3 ) 9 ’3 9 5 * ／ / / : 2 5 0 / . / / 60 2 6 2 . 3 0 1 . 23 0 &% ’ ; （ ） —未变形； （ ） —真应变$ ； （ ） —真应变$ ( ) * + , * ・
分析了在连续冷却条件下组织的演变规律 ・
* 实验方法
实验材料选用一种含 7 化学成 F 微合金钢， ） 分为： !（J） " C * # L， !（@ = " C ! & L， !（ K 3） （M） （@） （7 * C ! + L， ! " C " ! + L， ! " C " * L， ! F） 采用真空感应炉冶炼， 浇铸 + " C " ! L "N ・ E钢锭， 在" # + "实验轧机上轧成厚度为 * !O O 的板材， 然后将其加工成 " .O OP * +O O 的圆柱形试样， 用于热模拟实验 ・ 热模拟实验在 ) 5 : : F 5 : $ * + " " 热模拟实验机上 进行 将试样以 * ／ "G ;的速度加热到 *! " "G， ・ 保温 ’O ／ = 3后以* "G ;的 冷 却 速 度 分 别 冷 至 ， ， ， 保温’ . + " % " " % + " * " " "G的变形温度， " ;后进 行" ， ， 然后分别以 " ， ， ， " C # " C -的压缩变形， C + * + ， ／ 记录冷却过程 * " * +G ;的冷却速度冷至室温， 中的热膨胀曲线， 结合金相观察确定奥氏体 " 铁 素体、 奥氏体 " 珠光体、 奥氏体 " 贝氏体的相变 点， 进行 J J H 曲线的测定 ・ 将上述所得的试样沿轴向剖开， 经研磨， 抛光 后采用# 对其显微组织 L 的硝酸酒精溶液腐蚀， 在金相显微镜下进行观察、 分析 ・
行・ 变形温度在" 变形对贝氏体相 # $% 以上时， 变具有促进作用 ・
图# 不同温度变形后试样的显微组织 ( ) + # , ) . / ’ 0 . 1 0 1 . 2 ’5 2 4 / . 6 2 5> @ <3 0 5 ) 4 4 2 . 2 9 0 0 2 6 2 . 3 0 1 . 2 * ?$ ; （ ） — ； ） — ； ） — ( / # $ %（ ) " $ $%（ , " # $%
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东北大学学报 （自然科学版）
第! /卷
! 实验结果及分析
! " # $ $ % 曲线 图"为试验钢在不同温度不同变形量条件下 的# 图" # $ 曲线 %和图" &分别为 ’ ( )* 等温后 ・ 不变形试样和变形) 可以看 + ,试样的 # # $ 曲线， 出， 经) ／ + ,的变形后冷却速度小于 "* -时有珠 光体相变发生， 而不变形试样则没有珠光体相变， 因而 可 以 说 变 形 促 进 了 珠 光 体 相 变・图 " .为
图" ’ ( )*变形) + /后的 # # $ 曲线， 0为 " ) ) )* 变形) 后的 曲线 随着变形量的增加， 贝 + , # # $ ・ 氏体转变开始温度有所升高， 奥氏体 ／ 铁素体转变 点! 也有所升高， 所以铁素体转变区变化不大・ 1 2 ， 图" ， 在" 奥氏 比较图" 0 &和图 " . ) ) )* 变形时， 明显低于’ 体 ／ 铁素体转变点 ! ( )*变形的试样， 1 2 而贝氏体转变开始温度虽有提高但不明显， 导致了 铁素体转变区间变小 同时由曲线上可以看出在冷 ・ 却速度大于"* ／ -时都可以产生贝氏体组织 ・
（ ）变形温度和冷却速度对贝氏体的影响 . 图+为不同冷却速度下贝氏体转变开始温度 与变形温度的关系曲线・可以看出贝氏体转变开 始温度随着变形温度的降低而降低， 而且随着冷 却速度的增加而降低 ・
图#为经过 " ， # $ " $ $和/ # $% 变形并以 & $ ／ % ’冷却到室温的显微组织 ・ 可以看出变形温度 为" 组织为铁素体和贝氏体， 且铁素体的 # $%时， 形态多为针状， 等轴铁素体较少 $ $ ・ 变形温度为" 组织中除了铁素体和贝氏体之外， %和/ # $%时， 还有马氏体， 等轴铁素体量增加， 贝氏体量相对减 少， 且贝氏体组织明显细化・ 因此， 可以说， 变形 温度在 " 变形促进了高温等轴铁素 $ $% 以下时， 体的形成， 同时未转变的奥氏体的稳定性增加， 从 而抑制了贝氏体相变， 这与贝氏体转变温度降低 是一致的 ・ 之所以在温度较低时变形会产生稳定 化作用， 一方面是由于铁素体的转变导致未转变 的奥氏体碳含量的增加， 另一方面是由于奥氏体 中位错密度的增加影响了贝氏体铁素体切变的进
图# 含铌微合金钢的连续冷却转变曲线 & ’ " # $ $ %) * + , ./ 0 1 2 3 2 4 + ’ 5 ’ ) + / 4 7 7 / 9. : 7 ( (6 8 （ ） — ， 未变形； （ ） — ， 真应变 （ ； ） — ， 真应变 （ ； ） — 真应变) % ’ ( )* & ’ ( )* ) + , . ’ ( )* ) + / 0 " ) ) )*， + , ・