Ti-N对低碳贝氏体钢组织和力学性能的影响
中低碳齿轮钢中合金元素的偏析行为及其对带状组织的影响
中低碳齿轮钢中合金元素的偏析行为及其对带状组织的影响张延玲1) 刘海英2) 阮小江2) 李国忠2) 白李国1) 王福明1)1)北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083 2)兴澄特种钢铁有限公司,江阴214429摘 要 带状组织是影响中低碳齿轮钢内在质量的主要缺陷之一.本研究利用光学显微镜观察到了20CrMnTiH 和SAE8620H 齿轮钢工业样品的带状组织,电子探针分析表明两钢种样品中均存在着Cr 、Mn 、Si 等合金元素的带状偏聚.分析结果表明,元素偏聚只是产生带状组织的必要和前提条件,而非充分条件.除了微观偏析之外,合金元素对γ→α转变温度A r3的影响趋势、在钢液中的溶解度或含量、对C 活度的影响趋势、以及对CCT 曲线的影响趋势等均对带状组织的形成或消除具有重要影响.减弱或消除带状组织的形成,一方面需要获得细小的铸坯二次枝晶间距,促进元素均匀分布,另一方面即便是在存在元素偏聚的条件下,若控制适当的轧制冷却工艺及合适的奥氏体晶粒尺寸,也有可能从根本上消除带状组织.关键词 齿轮钢;合金元素;带状组织;20CrMnTiH ;SAE8620HMicrosegregation behaviors of alloy elements and their effects on the formation of banded structure in pinion steelsZHA N G Yan 2ling 1),L IU Hai 2ying 2),RUA N Xiao 2jiang 2),L I Guo 2z hong 2),BA I L i 2guo 1),W A N G Fu 2ming 1)1)School of Metallurgical and Ecological Engineering ,University of Science and Technology Beijing ,Beijing 100083,China 2)Jiangyin Xingcheng Special Steels Co.Ltd.,Jiangyin 214429,ChinaABSTRACT Banded structure is one of the main defects which influence inner quality of medium 2and low 2carbon pinion steels.In this paper ,the banded structures of industrial pinion steel samples of 20CrMnTiH and SAE8620H were observed by optical micro 2scope ,and the results of EPMA analysis showed obvious banded segregation of alloying elements ,such as chromium ,manganese and silicon in these two types of samples.However ,the results revealed that element segregation is ,not a sufficient ,but a necessary con 2dition of forming banded structures ,since in some examples even the banded segregation of elements was observed while the banded structures did not exist.In addition to micro segregation ,other properties of alloying elements ,such as their effect trend on the tran 2sition temperature from austenite to ferrite (A r3),their solubility or content in steel ,their effect on the carbon activity and CCT curves ,also give significant influence on the formation of banded structures.In order to weaken or eliminate banded structures ,sever 2al possible ways were suggested for the industrial practice.KE Y WOR DS pinion steel ;alloy element ;banded structures ;20CrMnTiH ;SAE8620H收稿日期:2009210215基金项目:江阴兴澄特种钢铁有限公司博士后流动站资助项目作者简介:张延玲(1972—),女,副教授,博士,E 2mail :zhangyanling @ 中低碳齿轮钢中的带状组织是指沿钢材轧制方向形成的、以先共析铁素体为主的带与以珠光体为主的带彼此堆叠而成的组织形态.带状组织是影响齿轮钢内在质量的主要因素之一,它破坏了钢的连续性,会使齿轮钢的性能产生明显的各向异性.通常认为,元素偏析是产生带状组织最根本的原因.从目前所获得的资料来看[1-10],前人的研究主要集中在合金含量较低的低碳钢中带状组织的形成机理及控制措施方面.在这类研究样品中,人们发现C 、Mn 元素(也有部分文献[5,7]中发现P 元素)的带状偏聚是产生带状组织的主要原因,带状组织的消除也主要是从消除C 、Mn 等元素的微观偏析入手,包括[1,3-4]:加快钢液凝固时的冷速,减小C 、Mn 元素偏聚程度,降低偏聚浓度差;采用较高的铸坯均热第31卷增刊12009年12月北京科技大学学报Journal of U niversity of Science and T echnology B eijingV ol.31Suppl.1Dec.2009温度和较长的均热时间,加快C、Mn等元素的扩散速度,但实际条件下往往难以达到元素尤其是Mn 元素均匀化所需要的时间和温度;以及轧制过程中进行热加工,高温大变形量热轧使枝晶间距变小,有利于元素扩散及成分均匀化.但对于合金含量较高的钢种如齿轮钢等,除了C、Mn等元素以外,其他合金元素如Cr、Si、Ti、Mo、S等同样容易产生带状偏聚,且由于不同的合金元素对C元素活度的影响差别较大,对钢材冷却过程中CCT曲线转变的影响趋势不尽相同,进而对奥氏体向珠光体/铁素体的转变均具有较大影响.因此研究这类合金钢中各合金元素的偏析行为、及其对带状组织形成的潜在影响机理,对于减弱或消除带状组织具有重要意义.本论文结合某企业齿轮钢生产实际,工业生产中分别对20CrMn TiH和SAE8620H两钢种取样,利用光学显微镜观察了样品带状组织状况,同时利用电子探针分析了C、Mn、Cr、Ti、S、Ni等合金元素的微观偏析状况,分析了这类合金元素的微观偏析行为对带状组织的影响趋势及潜在机理,并探讨了消除中低碳齿轮钢带状组织的可能措施.1 实验材料和方法111 实验材料样品取自于工业生产中的轧材,钢号为20CrMn TiH和SAE8620H两个钢种,分别在轧材的表面、中心、半径二分之一处取样.各钢种合金元素成分含量及样品编号如下表1所示.表1 各钢种主要合金元素成分钢种合金元素含量/%C Si Mn P S Cr Ni Mo Ti 样品编号20CrMnTiH01220127019701010100511140104501050105I332,I336,I337 SAE8620H011901250178010101020148014601170102I373,I374112 实验分析方法(1)对样品进行粗磨、细磨、抛光后,用4%硝酸酒精溶液侵蚀样品表面,利用光学显微镜观察带状组织状况.(2)利用电子探针观察样品表面的背散射情况,对应于带状组织部位进行面扫描,分析C、Mn、Si、Cr、Ni、Mo、S等元素的微观分布状况.2 结果分析211 实验样品带状组织概况图1、图2所示分别为本实验获得的20CrMn TiH及SAE8620H齿轮钢轧制样在光学显微镜下观察到的、具有代表性的金相组织照片.可以看出,对于20CrMn TiH,在编号为I332的样品中发现了明显的带状组织(图1(a)、(b)),带宽在几十个微米至百微米之间;而在编号为I336、I337的样品中(图1(c)、(d))几乎没有发现带状组织,与I332相比,I336、I337样品中的珠光体颗粒尺寸较大,直径约有几十微米甚至近百微米.SAE8620H中,两样品中发现的带状组织状况类似,带宽约几十微米至近百微米,如图2所示.212 合金元素微观偏析状况21211 20CrMN TiH钢种图3所示为利用电子探针观测到的20CrMn TiH齿轮钢I332样品中心部位的背散射图像.根据背散射分析原理可知,图像亮度越高说明具有高原子序数的元素含量越高.图3显示的结果说明I332样品中具有高原子序数的元素呈现明显的带状偏聚.对图3中的某一亮带部位利用电子探针进行面扫描,结果如图4所示.可以看出样品中存在着明显的Cr、Mn、Si、C元素的带状偏聚,且偏聚带对应着金相样中的珠光体带(C含量较高),而Ti、Ni元素分布较为均匀.由图3至图5的结果可以发现,本研究所获得的20CrMn TiH齿轮钢三个样品中均存在着Cr、Mn、Si三种元素较为明显的带状偏聚,所不同的是有的样品中Cr、Mn、Si元素的带状偏聚能够导致C 元素的带状偏聚,进而产生珠光体/铁素体带状组织,如I332样品.而有的样品,如I336、I337,在即便是上述三种元素存在带状偏聚,但C元素却均匀分布,进而在奥氏体转化过程中各部位珠光体、铁素体均匀形核,有效抑制了带状组织的形成.由图1可以看出,与I332样品明显的带状组织相比,I336、I337样品中没有发现带状,却出现了尺寸较大的珠光体颗粒或“珠光体结瘤”.已有研究[9]也发现了同样的问题,即在没有出现带状的样品中发现了大量尺寸较大的“珠光体结瘤”(Pearlite Nodule),作者认为这些“珠光体结瘤”是由轧制过程中尺寸较大的奥氏体晶粒转变而来的(奥氏体晶界作为铁素体形核·2·北 京 科 技 大 学 学 报2009年增刊1图1 20CrMnTiH 样品金相组织:(a )I332样品中心部位;(b )I332样品二分之一半径处;(c )I336样品中心部位;(d )I337样品中心部位图2 SAE8620H 样品金相组织:(a )I373样品中心部位;(b )I374样品中心部位图3 I332样品(20CrMnTiH )背散射图像核心,C 进一步扩散到原奥氏体晶粒内部,最后形成珠光体).从目前可获得的文献来看,国外有较多研究发现[6,8-10]即便是在存在合金元素带状偏聚的条件下,如果原始奥氏体晶粒尺寸相对于二次枝晶间距较大(有文献[9]认为是二次枝晶间距的215～3倍,也有文献[10]认为是017倍以上)时,带状组织也不会形成.这说明元素偏析只是引起带状组织的必要条件,而非充分条件.即便是在存在元素带状偏析的条件下,如果采取合理措施也有可能从根本上消除带状组织.从本研究来看,可能的情况是与I332相比,I336、I337样品中原始奥氏体晶粒较大,铁素体形核核心较少,难以形成带状,而在尺寸较大的奥氏体晶粒内部最终转化成了尺寸同样较大的“珠光体结瘤”.21212 SAE8620H 钢种图6、图7所示分别为SAE8620H 齿轮钢中I374样品在电子探针下的背散射图像及面扫描结果.可以看出,该样品中Cr 、Si 、C 元素存在着带状偏聚,进而导致产生珠光体/铁素体带状组织(图2),Ni 、Mo 元素分布相对均匀.而Mn 元素主要以MnS 夹杂物形式存在,且MnS 带嵌在珠光体带之间,二者方向一致.从本结果来看该样品中出现的带状组织并不是由通常认为的Mn 元素的带状偏析引起的,主要是由Cr 、Si 、C 三元素的带状偏析引起.·102·V ol.31Suppl.1张延玲等:中低碳齿轮钢中合金元素的偏析行为及其对带状组织的影响图4 I332样品面扫描结果:(a )背散射图像;(b )面扫描分析结果图5 I336样品中的背散射图像及面扫描结果:(a )背散射图像;(b )面扫描结果图6 I374样品(SAE8620H )背散射图像213 合金元素的其他性质对带状组织的影响(1)合金元素的偏析倾向.有的研究结果已表明带状组织是在钢液由液相向固相转变时产生的枝晶偏析的基础上形成的,因此各合金元素在钢液凝固过程中偏析倾向的大小对最终形成带状组织的级别具有重要影响.元素偏析倾向通常用其在已凝固金属中的浓度与液相中的浓图7 I374样品(SAE8620H )面扫描结果度之比k (如下式(1))来表示.k 越小,说明偏析的倾向越大.k =C B /C 1(1)式中,C B 为元素在已凝固相中的浓度;C 1为液相中的浓度.由目前可获得资料中查到的、常见元素在固液·202·北 京 科 技 大 学 学 报2009年增刊1相中的浓度分配比k如下表2所示.可以看出,元素如C、S、P等偏析倾向较大,其次是Cr、Mn、Mo、Si等.不同的文献给出的k值并不相同,尤其是对于Cr元素,不同研究者得到的k 值差别较大.本论文研究的20CrMn TiH、SAE8620H齿轮钢种,是富含Cr、Mn、Ti、Mo等合金元素的钢种,这几种元素在钢液向固相转变过程中产生的枝晶偏析会对轧材中的带状组织具有重要影响.表2 元素在钢液凝固过程中在固液相的浓度分配比元素Cr C Mn Si Ni Mo P Sk 0186[11],0195[5],0133[6]0134[11],0113[5]0179[11],0184[5],0171[6]018[11],0166[5]019[11],0183[5],018[6]016[11],018[5]0106[11],0113[5],0114[6]0103[11],0102[5] (2)合金元素对γ→α转变温度Ar3的影响.目前所讨论的钢中带状组织缺陷通常指的是钢在γ→α固相相变的过程中产生的二次带状(区别于钢液由液相向固相转变过程中由于选择性结晶引起的原生或一次带状,有时又称其为树枝状结晶组织).前面讨论的合金元素的偏析倾向会使得元素在一次带状的枝干和枝间的浓度不同,进而引起枝干和枝间的Ar3温度不同.在轧制过程中钢锭中的粗大枝晶沿变形方向被拉长,并逐渐与变形方向一致.在Ar3温度较高的地方会先形成铁素体,并促使碳原子向Ar3温度较低因而仍保留为奥氏体的相邻区域扩散,在这些富集碳的地方,最后形成珠光体.不同合金元素对γ→α转变温度Ar3的影响趋势不同,进而对珠光体/铁素体的影响趋势也不同.一般情况下,奥氏体形成元素将降低Ar3,使转变的过冷度减小,转变的驱动力减小,增加过冷奥氏体的稳定性.而铁素体形成元素将使Ac3温度升高,使转变的过冷度增大.资料表明P、Al、Ti、Si、Mo、V等元素会升高Ar3温度,而C、Mn、Cr等元素的偏聚会降低Ar3温度[12].下式(2)所示为研究[12]得到的各合金元素对Ac3温度的影响,从中可间接反映出各元素对Ar3温度的影响程度及趋势.本文所讨论的20CrMn TiH、SAE8620H钢种所含合金元素中,Cr、Mn、Ni等降低Ar3温度,而Si、Ti、Mo等提高Ar3温度.A C3(℃)=910-203%C-1512(%Ni)+ 4417(%Si)+104(%V)+3115(%Mo)+1311(%W)-[30(%Mn)+11(%Cr)+20(%Cu)-700(%P)-400(%Al)-120(%As)-400(%Ti)](2)(3)元素在钢液中的溶解度或含量.各合金元素在钢液中的溶解度或含量也是影响带状组织的一个重要因素.(2)式中,从公式内部的系数来看,P、Ti等影响A r3的趋势非常大,但如果二者含量较低,由其偏聚引起的ΔA r3(A r3温度变化)的绝对值并不大,进而对带状组织的影响也并不明显.反而如Mn元素,其影响A r3的程度并不大(公式中的系数较小),但通常由于Mn含量较高,它的偏析反而成了影响带状组织形成的重要因素.有研究结果[5,7]也表明,在低合金钢中P的偏析是产生带状的主要原因之一,而在如20CrMn TiH等合金元素含量相对较高的钢中,由P偏析起的作用会被其他合金的偏聚所掩盖,对带状组织的形成起不到主导作用.(4)合金元素对C活度的影响.γ→α转变的实质是C元素的重新分配.C元素的扩散方向和区域直接决定了珠光体/铁素体带的形成.C的扩散是由活度高的地方向其活度低的地方进行,即便是浓度较低的地方如果活度高,它也会扩散到活度低而有可能浓度高的地方(即爬坡扩散).而C活度的大小受其他合金元素的影响较大.本研究所探讨的20CrMn TiH、SAE8620H钢中如Cr、Mn等是碳化物形成元素,这类元素偏聚的地方C的活度较小,而Si、P等元素的存在会使C活度升高.因此,不同性质的元素偏聚会引起C的扩散方向和程度不同,进而对形成带状组织的影响趋势也不同.(5)元素对CCT曲线的影响.合金元素对过冷奥氏体恒温转变动力学曲线的影响趋势不同,由此产生的对带状组织的影响趋势也不同.Ti、V、Nb、W、Mo等强碳化物形成元素强烈推迟珠光体转变,对贝氏体转变推迟较少,同时升高珠光体最大转变速度的温度,降低贝氏体最大转变速度的温度.而Cr、Mn等中、弱碳化物形成元素推迟贝氏体转变的作用更加显著.有文献表明[13-14],由于Mo元素能够推迟珠光体转变,促进针状铁素体组织的形成,在某些钢种成分中通过添加适量的Mo元素能够有效抑制带状组织的形成.·32·V ol.31Suppl.1张延玲等:中低碳齿轮钢中合金元素的偏析行为及其对带状组织的影响3 减弱或抑制带状组织形成的措施本研究结果表明,减弱或消除中低碳齿轮钢带状组织可从以下几个途径进行:(1)改善铸坯凝固组织,获得细小二次枝晶.如前所述,钢液在凝固过程中产生的元素偏析是形成带状组织的最直接原因,因此促进元素的均匀分布对于减弱或消除带状组织的形成具有至关重要的作用.从连铸工序来看,首先需要降低或抑制铸坯宏观缺陷如疏松、裂纹的产生,其次致密、细小的凝固组织的获得是促进合金元素均匀分布的前提条件.目前通常用铸坯的二次枝晶间距大小来表征元素偏析状况,二次枝晶间距越小表明元素分布越均匀,进而形成带状组织的级别越低.如前文所提到的国外较多研究[8-10]表明,即便是在存在合金元素带状偏聚的条件下,若奥氏体晶粒尺寸相对于二次枝晶间距较大,换一种说法是二次枝晶间距相对于奥氏体晶粒尺寸较小时,带状组织也不会形成.连铸工序方面,影响二次枝晶间距的因素非常复杂,受到化学成分、断面尺寸、过热度、冷却速率等多方面的共同影响,需要系统研究、优化各工艺参数,以保证获得尽可能小的二次枝晶间距.(2)控制合适的轧制冷却工艺及奥氏体晶粒尺寸.如前所述,元素偏聚是产生带状组织的必要和前提条件,但并不是充分条件.本研究及前人研究结果均表明,即便是在存在元素偏聚的情况下,若采取合理的措施,带状组织是有可能从根本上消除的.这里提到的合理措施,主要是包括适当的轧制冷却制度及合适的奥氏体晶粒尺寸.文献[5]所研究的低合金钢中的带状组织主要是由于P元素的偏析而引起的,其通过控制轧制冷却速率进而消除带状组织的大致思路如图8所示.图8中曲线1、曲线2分别表示的是高P钢和低P 钢的恒温转变曲线,进而也可以分别代表同一钢中由P偏析引起的高P区域和低P区域的恒温转变曲线.如果控制冷却速率较慢,如(a)所示,铁素体将会率先在M点即高P区域形核.由于P能够提高C的活度系数,因此高P区域C的活度较高,相应的其实际浓度却偏低,此处铁素体的形核将会推动C元素向低P区域、即原本C浓度就很高(活度低)的区域进一步扩散,进而会加剧C元素的偏聚,形成严重的带状组织;而如果控制冷却速率较快,如(b)所示,铁素体将会率先在N′点即低P区域形核,会促进C元素向高P区域、原本C浓度较低的区域扩散,进而会使C的分布更均匀,促进铁素体和珠光体随机形核长大,削弱甚至抑制带状组织的形成.根据其研究结果作者很好地改善了所研究钢种中的带状组织状况.图8 文献[5]研究结果另一方面,若能适当增加奥氏体晶粒尺寸会削弱甚至消除带状组织的形成.这与前面提的细化二次枝晶相辅相成,奥氏体晶粒尺寸大小主要是与二次枝晶间距相对而言.图9显示的是文献[9]模拟研究二次枝晶间距及奥氏体晶粒尺寸对带状组织的影响.图中双黑实线代表元素偏聚带.奥氏体晶粒尺寸较小时,较多的奥氏体晶界为铁素体形核提供了非常有利的条件,较多的铁素体晶粒很容易随着轧制的进行被延伸成带状,而将C进一步扩散到奥氏体晶粒内部形成珠光体.而若奥氏体晶粒较大,铁素体形核核心较少,会有利地降低不同区域铁素体形核速率的差异,进而难以形成带状.研究[9]认为当奥氏体晶粒直径是元素偏聚带距的215～310倍时,带状组织不会形成,也有研究[10]认为只要奥氏体晶粒直径大于元素偏聚带距的017左右,带状组织也基本不会形成.其实从理论上讲,带状组织产生的最根本原因是奥氏体转变过程中不同区域形核速率的差异,如果各部位形核速率基本相同,铁素体与珠光体也会均匀分布.元素偏聚只是最直接、或者说是表面原因,元素偏聚会引起各区域A r3温度不同,进而铁素体形核先后顺序及速率不同.目前有部分研究[15-17]认为,若各区域形核速率差异小于6%～8%,带状组织基本不会形成.而形核速率的差异,除了与元素偏聚有关以外,还与形核核心、温度梯度等因素密切相关.(3)适当调整化学成分.如前所述,各合金元素方方面面的性质都会影·42·北 京 科 技 大 学 学 报2009年增刊1图9 奥氏体晶粒尺寸与带状组织的形成[9]响到带状组织的形成和消除.对于合金元素种类较多的钢种,研究带状组织的形成或消除是一项较为复杂的工作,需要考虑到多方面的原因.但不同性质的元素的相互配合或协调,也可有效改善轧材上带状组织的状况.例如提高A r3温度和降低A r3温度的不同元素的搭配可有效降低各区域A r3温度的差别.另外如提高C活度与降低C活度的不同元素的配合也可以有效促进C元素在各部位的均匀分布.有研究[4]表明,在Mn含量较高的钢中适当增加Si的含量,可减轻或延缓C向富Mn区的扩散,进而能够有效防止带状组织的形成.4 结论本论文在20CrMn TiH和SAE8620H齿轮钢工业生产样品中,发现有不同程度的带状组织存在.电子探针分析结果表明,各样品中均存在着Cr、Mn、Si等合金元素的带状偏聚.对于20CrMn TiH, I332样品中发现了C、Cr、Mn、Si等合金元素的带状偏聚,同时也观察到了轧制样品中的带状组织,而在I336、I337样品中虽然也存在着Cr、Mn、Si合金元素的带状偏聚,但C元素却均匀分布,相应地轧制样品中没有观察到珠光体/铁素体带状.与I332样品相比,I336、I337样品中发现了尺寸较大的珠光体颗粒或“珠光体结瘤”.可能的情况是与I332相比, I336、I337样品中原始奥氏体晶粒较大,铁素体形核核心较少,难以形成带状,而在尺寸较大的奥氏体晶粒内部最终转化成了尺寸同样较大的“珠光体结瘤”,也有其他人的研究发现了同样的问题.这说明元素偏聚只是产生带状组织的必要和前提条件,而非充分条件,即便是在存在元素偏聚的条件下,若控制适当的轧制冷却工艺及合适的奥氏体晶粒尺寸,也有可能从根本上消除带状组织.参 考 文 献[1] Liu Y X.Reason of formation,harmful effect and removal ofband structure in low carbon alloy steel.Heat T reat ment of Met2als,2000,12:1(刘云旭.低碳合金钢中带状组织的成因、危害和消除.金属热处理,2000,12:1)[2] Fan J W,Xie R P,Zhang W X,et al.Banding pearlite of plainC-Mn steel plates with 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微合金钢概要(Nb、V、Ti)
钒能促进珠光体的形成，还能细化铁素体板条，因此钒能用来增加重 轨的强度和汽车用锻件的强度。 碳化钒也能在珠光体的铁素体板条内析出沉淀，从而进一步提高了材 料的硬度和强度。
钒像大多数溶质合金一样能抑制贝氏体的形成。因此，如果它是溶解而不是以 碳化钒和氮化钒的形式沉淀析出，则可用来增加淬透性。 当钢中钒的质量分数低于0.03%时，固溶态的钒才可以占绝大多数，才能 有效地提高淬透性。 与锰提高铌、钒的溶解度一样，钼也提高它们在钢中的溶解度。而添加了 元素钼后，可固溶的钒含量明显增加，可达0.06%左右。
形变强化是因为金属在塑性变形过程中位错密度不断增加，使弹性应 力场不断增大，位错间的交互作用不断增强，因而位错的运动越来越 困难。 引起金属加工硬化的机制有：位错的塞积、位错的交割（形成不易或不 能滑移的割阶、或形成复杂的位错缠结）、位错的反应（形成不能滑移 的固定位错）、易开动的位错源不断消耗等等
钛微合金化的强韧化机理
细晶强化 由固态下高温析出的、弥散分布的TiN，对阻止奥氏体晶粒长大 最为有效，含一定量钛的非调质钢加热至1250℃，仍具有较细的奥氏 体晶粒。 沉淀强化 氮可以提高 TiN稳定性，细化奥氏体晶粒。大量实验结果表明， 氮对提高TiN颗粒钉扎奥氏体晶界的效果起关键性作用。当钢中氮含 量超过ω(Ti)／ω(N)理想配比时，TiN钉扎晶界的作用最有效。增氮 使TiN的稳定性提高，减少了TiN在高温下的溶解，高温下未溶的 TiN 阻碍奥氏体晶粒长大，细化奥氏体晶粒，相变后铁素体晶粒也细小。
固溶强化：合金元素溶于基体金属中形成固溶体而使金属强化，称为固溶 强化。
碳、氮等间隙式溶质原子嵌入金属基体的晶 格间隙中，使晶格产生不对称畸变造成的强 化效应以及填隙式原子在基体中与刃位错和 螺位错产生弹性交互作用，使金属获得强化 弥散强化：材料通过基体中分布有细小弥散的第二相质点而产生强化的方 法，称为弥散强化。
精轧变形制度对低碳贝氏体钢组织与性能的影响
１ 试验材料 和方法
试 验用 材料取 自济 南钢 铁股 份有 限公 司 （ 简称
济钢 ） 三炼 钢 厂生产 的 ２０ １０ 第 ７ｍｍＸ２０ｍｍ厚板 坯 ，
钢号 为 Ｊ ６ ０ Ｂ， 料成分 见表 １ Ｇ ７Ｄ 材 。将 板坯锻 压成尺 寸为 ７ ０ｍ ０ ｍ ５ｍｍ Ｘ ０ ｍ Ｘ３ ０ ｍ轧 件 ， 济 钢轧 制 中 ２ 在
２ 力学性 能及 冲击 功测试
在 轧制 后 的厚 度 为 ２ ｍ 的试 验板 上 ，分 别 按 ５ｍ
标 准 要求 截 取 和加 工 拉伸 与 冲击试 样 ，在 Ｍ Ｓ １ Ｔ ８０
多功能材 料试 验机 和 冲击试验 机上 分别 进行力 学性 能 和系列 温度 冲击测试 。
２１ 力学性 能 ． 源自・试验 研 究・
普碳钢 Ｑ２ ５的应 力 一应 变 曲线研 究 ３
吕学星 ， 李 锋， 曹旭东 ， 赵树 民
（ 山东泰 山钢铁集 团有 限公 司 ， 山东 莱芜 ２ １Ｏ ） ７ ｌ０ 摘 要 ： 利用 Ｇｅｂｅ５０热模拟试验机 ， ｌ ｌ ０ ｅ ３ 分析 了普碳 钢 Ｑ ３ 在不 同温度 和不同变形速率条件 下的应力 一应变曲线特 征 ， ２５
３ ９
维普资讯
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第２ ９卷 第 １ 期
２ｏ ０ ７年 ２月
山 东 冶 金
Ｓ ａ ｄ ｎ Ｍ ｅａｌ ｒ ｙ ｈｎ ｏ ｇ ｔｌ ｇ ｕ
Ｖ １ ９． ． ｏ ． Ｎｏ １ ２ Ｆ ｂ ｕ ｒ ２ ０７ ｅ ｒａｖ ０
表 ４ 冲 击性 能检 测 结果
表 ２ 模拟 轧 制方 案 ％
收 稿 日期 ：０ ６ ０ — ５ ２０ — ９ ２
作者简介 ： 李成军 （９ ５ ） 山东高唐 县人 ，９ ９年毕业 于包头钢 铁 １７ 一 ， １９
冷却介质对新型贝氏体铸钢组织和性能的影响
关键 词 ：冷却介质 ；贝氏体 铸钢 ；组织 ；性 能 中图分 类号 ：Ｔ ５ ． 文 献标 识码 ：Ａ 文章 编号 ：１０ — ９ ７ （０ ６ ｌ一 ２ １ ０ Ｇ１６ ２ ３ ０ １４ ７ ２ ０ ） ｌ １０ — ３
Ｅｆ ｃ ｆ ｏｉｇ Ｍｅ ｉｍ ｎ Ｍｉｒ ｓｒ ｃｕ ｅ ａ ｄ Ｐｒ ｐ ｔ ｓｏ ｆ ｔ ｅ ｏ Ｃｏ ｌ ｄ ｕ ｏ ｃ ｏ ｔｕ ｔ ｒ ｎ ｏ ｅｒｅ ｆ ｎ ｉ
ａ ｖ ｎａ ｅ ｕ ｏ ｅ ｈ ｎ ｅ ｅ ｔ ｓ ｎ ｈ ｓｓ ｐ ｏ ｅ ｉｓ ｏ Ｇ３ Ｃｒ ２ ２ ｄ ａ ｔ ｇ ｏ ｓ ｔ ｎ ａ ｃ ｍ ｎ ｙ ｔ ｅ ｉ ｒ ｐ ｒ ｅ ｆ Ｚ ｔ ０ Ｍｎ ＳｉＭｏ ｗｉ ｌｖ ｔ ｇ ｃ ｏｌ ｇ ｔ ｅｅ ａｉ ｏ ｉ ｈ ｎ ｎ
ｃ ｍ ｐ ｓ ｔ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｆ ｒ ｉ ｕ ｎ ｈ ｎ ｏ ｗａ ｅ ｇ ａ ｓ ｕ ｎ ｈ ｎ ｏ ｗａ ｅ ｑ ｅ ｃ ｉｇ． Ｉｓ ｏ ｏ ｉ ｅ ｔｕ ｔ ｒ ａ ｅ ｏ Ｉ ｔ ｑ ｅ ｃ ｉ ｇ ｒ ｔ ｒ ｌｓ ｑ ｅ ｃ ｉ ｇ ｒ ｔ ｒ ｕ ｎ ｈｎ ｔ ＇
ｎ ｗ ｔ ｐ ｂ ｉ ｉ ｃ ｓ ｓ ｅ １ ｗｅ ｅ ｓ ｕ ｉｄ Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｓ ｏ ｅ ｙｅ ａ ｎｔ ｅ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｔ ｄｅ ． ｈ ｅ ｕ ｔ ｓ ｈ ｗ ｔ ａ ， ａ ｅ ａ ｓ ｅ ｉ ｉｇ． ｔ ｅ ｈ ｔ ｆ ｒ ｕ ｔ ｎｔ ｎ ｔ ｉ ｚ ｈ ｍ ｉ ｒ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ０ Ｇ ３ Ｃｒ ２ ２ ｏ ｓ ｓ ｆ ｂ ｉ ｉ ｅ ｒ ｅ ａ ｄ ｒ ｔ ｉｅ ｕ ｔ ｎｔ ｅ ｔ ｐ ｃ ０ ｔｕ ｔ ｒ ｆＺ ０ Ｍｎ Ｓｉ Ｍｏ ｃ ｎ ｉｔｏ ａ ｎｔ ｆ ｒｉ ｎ ｅ ａ ｎ ｄ ａ ｓ ｅ ｉ ｉ ａ ｎ ｗ ｙ ｅ ｅ ｔ ｅ ｓ
回火工艺对低碳贝氏体高强钢组织与性能的影响
ｆｒｉ ｓ ｓ ｈ ｎ ３ ． ｅｒ ｅｗａｎ ｔ ｅ ｓｔ ａ ０ Ｊ ｔ ｌ Ｋｅ ｏｄ ｔｍｐ ｒｎ ， ｂ ｉｉｃ ｓ ｅ ， ｐｅ ｉｉ ｔ ｎ ｓ ｅ ｇｈ ｎｎ ， ｓ ｃ ｎ ｈ ｓ ａｔ ｌｓ ｙＷ ｒｓ ｅ ｅ ｇ ａｎｔ ｔ ｌ ｒｃｐｔ ｉ ｔ ｎ ｅ ｉｇ ｅ ｏ ｄ ｐ ａ ｅｐ ｒｉ ｅ ｉ ｉ ｅ ａｏ ｒ ｔ ｃ
等环 节 上加 以控制 。
度和抗拉强度进一步提高 ，但断后伸长率降低到 母材水平 ，冲击韧性无明显变化 ，拉伸性能达到 最大值 ；当回火温度升高至 ７０℃ ，由于温度接 ０ 近相变 温度 ，组织 晶粒长 大，拉伸 性能开始 下 降，但均优于母材性能。此外 ，回火 时间对强度 的影 响不 大 ，而 回火 温度对 试 验钢 的屈 服强 度影
ｔｍｐ ｒｄａ ０ ｅ ｅｅ ｔ ０—７ ０ ｏ ６ ５ Ｃ．Ｔ ｅｙｅｄ ｓ ｅ ｇｈ ａ ｄ ｔｎ ｉ ｔ ｎ ｈ ｉｃｅ ｓｄ ９ ｈ ｉｌ ｔ ｎ ｔ ｎ ｅ ｓ ｅｓ ｅ ｇ ｎ ｒａ ｅ ０～１ ５ ＭＰ ｎ ５— ｒ ｌ ｒ ｔ ３ ａａ ｄ １
５ ａｒｓ ｅ ｔ ｅｙ．ｗ ｉ ｈ ｍｐ ｃ ｎ ｒ ｔ 一２ ℃ ｏ ｅ ｔｓｅ ｔｅ ｔ ｕ ｓ— ｏｙ ｏ ａ ５ ＭＰ ｅｐ ｃｉ ｌ ｖ ｈｌ ｔｅ ｉ ａ ｔｅ ｅｇ ａ ｅ ｙ ０ ｆｔ ｅ ｔｄ ｓｅｌｗｉ ｑ ａｉｐ ｌｇ ｎ ｈ ｈ ｌ
低碳 贝氏体钢具有较高 的强韧性 ，是一类用 途 广泛 的新 型钢种 Ｊ ，主要 为满 足材料 优 良的焊 接性能以及不同用户对性能 的特殊要求。低碳 贝 氏体钢的最终力学性能受组织类型、组织所 占百 分 比、组 织 细化程 度 和第 二 相粒 子 的析 出行 为 等 共同决定。为进一步提高该类钢 的综合力 学性 能 ，采用 合理 的热 处 理 工艺 是 关 键 因素 之一 Ｊ ２。 目 ，国内外学者对低碳贝氏体钢的研究仍主要 前 集中于成分设计、优化轧制工艺及相变机理等方
低碳低合金贝氏体钢 标准
低碳低合金贝氏体钢标准低碳低合金贝氏体钢是一种重要的工程材料，具有良好的强度、韧性和耐腐蚀性能。
在中国，低碳低合金贝氏体钢的应用十分广泛，尤其是在制造工业、能源行业和建筑行业中。
低碳低合金贝氏体钢的标准主要包括化学成分、机械性能和热处理要求等方面。
根据国家标准，低碳低合金贝氏体钢的碳含量通常在0.05-0.20%之间。
合金元素的含量通常不超过5%，其中常见的合金元素包括锰、硅、铬、镍和钼等。
低碳低合金贝氏体钢的化学成分要求主要包括碳含量、锰含量、硅含量、磷含量、硫含量和铌含量等。
这些要求旨在保证钢材具有良好的力学性能和耐腐蚀性能。
例如，低碳含量可以提高钢材的韧性和可焊性，而适量的合金元素可以提高钢材的强度和硬度。
低碳低合金贝氏体钢的机械性能要求主要包括抗拉强度、屈服强度、延伸率和冲击功等。
这些要求旨在确保钢材在使用过程中具有足够的强度和韧性。
例如，抗拉强度通常要求在400-700MPa之间，屈服强度通常要求在200-400MPa之间，延伸率通常要求在15-25%之间。
低碳低合金贝氏体钢的热处理要求主要包括退火、正火和淬火等。
这些要求旨在调整钢材的组织和性能，以满足特定的应用需求。
例如，退火处理可以改善钢材的韧性和可加工性，正火处理可以提高钢材的硬度和强度，淬火处理可以使钢材具有良好的磨削性和耐磨性。
低碳低合金贝氏体钢的标准还包括产品形式、技术要求和检验方法等方面。
产品形式可以包括钢板、钢管、钢杆和钢丝等，根据具体的应用需求选择不同的产品形式。
技术要求主要包括热处理和机械加工等方面，以确保钢材具有所需的性能和外观。
检验方法主要包括化学分析、金相组织分析和力学性能测试等，以确保钢材符合标准要求。
综上所述，低碳低合金贝氏体钢是一种重要的工程材料，具有广泛的应用领域。
相关的标准主要包括化学成分、机械性能和热处理要求等方面，以确保钢材具有所需的性能和可靠性。
在今后的发展中，低碳低合金贝氏体钢将继续发挥其优势，为各个领域的发展做出贡献。
铌在铸铁中应用
铌作为钢和铁的合金元素被使用由来已久。
铌被加入到奥氏体不锈钢中，以改善奥氏体不锈钢的抗晶界腐蚀能力。
这种含铌奥氏体不锈钢被用于制造化工和石油工业的大型设备。
铌加入到镍铬基和钴基高温合金中，可提高其高温稳定性和高温强度。
近二十年铌在材料中的应用得到了进一步的发展，〔1〕由于铌可以推迟先共析铁素体的析出，并大大延迟奥氏体开始转变为珠光体的时间，在低合金钢中加入0.05%~0.10%的铌，在铸态下得到贝氏体钢，免去了贝氏体化热处理过程；〔2〕由于铌可以显著提高铸钢的高温组织稳定性，而被用于铸钢轧辊的生产中。
含1.5%Nb的轧辊的使用寿命是高铬铸铁轧辊寿命的3倍；〔3〕铌在高温合金中的应用也引人注目，含35%Ni、25%Cr的Fe-Ni-Cr-Nb合金有极好的组织稳定性、蠕变断裂强度和抗碳化及还原性，可在1130℃下的空气中使用；〔4〕铌对组织稳定性的贡献还受到生物合金工作者的重视，铌加入到钛合金中，以提高其抗腐蚀性，这种钛合金被用作牙齿材料；〔5〕在AL203纤维增强金属间化合物基复合材料中，Nb2Al+NbAl 被认为是比较好的基体组织；〔6〕在航天工业中，C103(Nb 1.0% Hf1% Ti0.5% Zr)铌合金由于在1500℃的高温下仍然具有大于50MPa的强度，被用来制造高性能火箭发动机辐射冷却推力室和喷管延伸段以及连接法兰环等；〔7〕铌在微合金化钢中的应用发展也很快，特别是在冷轧汽车薄板生产中取得了长足进步。
本文详细介绍铌在铸铁中应用的研究结果，并对铌在铸铁中的应用前景进行探讨。
一、铌对灰铸铁组织及力学性能的影响采用高频感应电炉熔炼和湿型浇注研究了铌对3.0%～3.4%C、1.8%～2.0%Si、0.7%～0.9%Mn灰铸铁力学性能及耐磨性的影响，结果如图1至图4所示。
研究结果表明，灰铸铁的抗拉强度、抗弯强度和冲击韧性都随着铌含量的增加而提高，当灰铸铁中含铌量高于0.25%时，其各项性能明显提高。
低碳低合金贝氏体钢 标准
低碳低合金贝氏体钢标准
摘要：
I.低碳低合金贝氏体钢的概述
A.低碳低合金贝氏体钢的定义
B.低碳低合金贝氏体钢的特点
C.低碳低合金贝氏体钢的应用领域
II.低碳低合金贝氏体钢标准的介绍
A.低碳低合金贝氏体钢标准的定义
B.低碳低合金贝氏体钢标准的发展历程
C.低碳低合金贝氏体钢标准的主要内容
III.低碳低合金贝氏体钢标准的重要性
A.对产品质量的保障
B.对产业发展的推动
C.对国际贸易的促进
IV.低碳低合金贝氏体钢标准的实施
A.企业如何应对标准的要求
B.政府部门如何推动标准的实施
C.消费者如何利用标准选择产品
正文：
低碳低合金贝氏体钢是一种具有高强度、高韧性、优良焊接性能的钢材，广泛应用于建筑、机械、汽车等行业。
为了保证产品质量，规范产业发展，我
国制定了一系列低碳低合金贝氏体钢标准。
这些标准对低碳低合金贝氏体钢的牌号、化学成分、力学性能、工艺性能、焊接性能等做出了详细的规定。
不仅保障了产品质量，还推动了产业技术进步，促进了国际贸易。
低碳低合金贝氏体钢标准的实施，对企业、政府监管部门和消费者都提出了要求。
企业需要严格按照标准组织生产，确保产品质量；政府监管部门需要加强对标准的宣传和执行力度，规范市场秩序；消费者需要了解和掌握标准，合理选择和使用产品。
元素对钢的性能的影响及裂纹的形成和影响
化学元素对钢的性能的影响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，当碳量0.23%超过时，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。
钢的不同组织
钢的不同组织常见金相组织和性能1奥氏体A：碳在γ-Fe中的固溶体，在合金钢中是碳和合金元素溶解在γ-Fe中的固溶体。
塑性很高，硬度和屈服点较低，布氏硬度值一般为17 0-220HB，使钢中质量体积最小的组织。
在1147摄氏度时可溶碳2.11%，在727摄氏度时可溶碳0.77%。
2铁素体F：碳与合金元素溶解在α-Fe中的固溶体。
铁素体的性能接近纯铁，硬度低（约为80-100HB），塑性好。
固溶有合金元素的铁素体能提高钢的强度和硬度。
在727摄氏度时，碳在铁素体中的溶解为0.02 2%，在常温下含碳量为0.008%。
3渗碳体Fe3C：铁和碳的化合物，又称碳化铁。
常温下铁碳合金中碳大部分以渗碳体存在。
渗碳体在低温下有弱磁性，高于21 7摄氏度时消失。
渗碳体的熔化温度为1600摄氏度，含碳量为6.67%，硬度很高（约为＞700HB），脆性很大，塑性近乎于零。
4、珠光体P：铁素体和渗碳体的混合物，是含碳量为0.77%的碳钢共析转变得产物，有铁素体和渗碳体相间排列的片层状组织。
珠光体的片间距取决于奥氏体分解时的过冷度，过冷度越大形成的珠光体片间距越小。
按片间距的大小，又分为珠光体、索氏体和屈氏体。
由于他们没有本质上的区别，故通称为珠光体。
粗片状珠光体，是奥氏体在650-700摄氏度高温分解的产物，硬度约为190-230HB。
索氏体S，是奥氏体在600-650摄氏度高温分解的产物，硬度约为240-320HB。
屈氏体T，是奥氏体在500-600摄氏度高温分解的产物，硬度为330-400HB。
5、马氏体M，是碳在α-Fe中的过饱和固溶物。
具有很高的硬度（约为640-760HB），很脆，冲韧性低，断面收缩率和延伸率几乎等于零。
由于过饱和的碳使晶格发生畸变，因此马氏体的质量体积较奥氏体大，钢中马氏体形成时产生很大相变应力。
含锰、铬、镍、钼的低合金高强度钢经调制处理后的金相组织为回火低碳马氏体，这种马氏体具有较高的强度和较好的韧性。
新型低碳贝氏体钢的力学性能及腐蚀疲劳性能
（Ｓ ｈ ｏ ｕ ｇ ａ ｎ ｇ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ）
Ｍｏ ｒ ｅ ｏ ｖ ｅ ｒ ， Ａ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｔ ｌ ｌ ｍｏ ｒ ｅ ｓ ｉ ｌ ｉ ｃ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｓ ｈ ｏ ｗｓ ｓ ｕ ｐ ｅ ｉｏ ｒ ｒ ｄ ｕ ｃ ｉ ｔ ｌ ｉ ｙ ，ｔ ｔ ｏ ｕ ｇ ｈ ｎ ｅ ｓ ｓ ，ａ ｎｄ ｃ ｏ ｒ ｒ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ
新 型 低 碳 贝 氏体 钢 的 力 学性 能及 腐 蚀 疲 劳 性 能
易
摘 要
敏 陈
涛 王立峰 佟
倩
（ 首钢技 术研 究 院）
研究 了 Ａ钢和 Ｂ钢 ２种具 有不 同硅含量 的新型低碳贝 氏体钢在不 同热处理条件下 的力学性 能 ， 并
研 究了其在 自来水和盐水腐蚀介 质下 的腐 蚀疲 劳性能 。结 果表 明，Ａ 钢和 Ｂ钢轧材 的组织 均为粒 状 贝 氏 体 ，具有 良好的强韧塑综合力学性能 。Ａ钢 和 Ｂ钢轧材经过正火 ＋回火处理后 ，残余 奥氏体含 量减 少 ，但 残余奥 氏体 的稳定性提高 ，表现 了更优异 的综合力学 性能 ；回火 贝氏体组织表 现 了更优 异 的综 合力学 性能
ｆ ａ ｔ ｉ ｕｅ ｇ ．
Ｋｅ ｙ Ｗｏ ｒ ｄ ｓ ｌ ｏ ｗ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ｂ ａ ｉ ｎ ｉ ｉｃ ｔ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ， ｈｅ ａ ｔ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｅ ， ｍｅ ｒ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｌ ｐ ａ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｙ，
贝氏体钢热处理工艺概述及展望
贝氏体钢热处理工艺概述及展望摘要：贝氏体钢是一种重要的金属材料，通过热处理工艺可以改善其力学性能和组织结构。
贝氏体钢的热处理工艺在材料科学和工程领域具有广泛的应用前景。
本文旨在对贝氏体钢热处理工艺进行概述，并展望其未来的发展。
总之，贝氏体钢热处理工艺是一个具有广阔应用前景的研究领域。
通过不断深入的研究和技术创新，贝氏体钢的热处理工艺将为材料科学和工程领域的发展做出重要贡献关键词：贝氏体钢；热处理工艺；展望引言无碳化物贝氏体钢，作为一种新型的先进高强钢种，具有高强度和良好的韧性，被广泛应用于桥梁和铁路行业[1]。
传统贝氏体钢在Ms点以上等温转变，其贝氏体相变动力学相对较慢，并且形成贝氏体的体积分数较少。
目前主要通过加速贝氏体相变动力学从而细化贝氏体板条和调控组织中薄膜状残余奥氏体的体积分数来改善无碳化物贝氏体钢的力学性能。
1贝氏体钢的种类及用途贝氏体组织复杂多样，到目前为止仍没有明确而统一的分类方法，其中划分依据有形成温度、组织形态、相组成及碳含量等。
因此，贝氏体钢的种类也很繁多，分类方法也有多种，其中包括以热处理方式分类：空冷贝氏体钢、等温贝氏体钢、低温贝氏体钢等；以碳含量分类：超低碳贝氏体钢、低碳贝氏体钢、中碳贝氏体钢及高碳贝氏体钢。
正因为贝氏体组织的多样性，以及良好的强度和韧性等综合力学性能，促进了贝氏体钢的研发和应用，科研工作者通过大量的研究工作开发出很多种合金元素体系的钢种以及相对应的生产工艺，大大推动了贝氏体钢的发展，其中主要包括Mo-B系或Mo系贝氏体钢和Mn系贝氏体钢。
Mn系贝氏体钢又可分为Mn-B系贝氏体钢、Mn-Si系贝氏体钢、Mn-Al系贝氏体钢等类型。
本节主要以合金元素分类进行贝氏体钢的介绍。
2贝氏体钢热处理的特点2.1相变转变贝氏体钢的热处理主要目的是通过控制加热和冷却过程，使奥氏体相转变为贝氏体相。
在适当的温度范围内，通过加热可以将奥氏体中的碳溶解进入铁晶格，形成贝氏体相。
贝氏体钢
贝氏体钢的研究现状与发展前景现在随着科技的发展，社会对对各种材料的需求在举荐的增多，对材料的性能的要求越来越严格，越来越宽广。
然而，钢材是材料的一项大户，所以钢的发展对于才材料发展至关重要，推动整个材料界的发展。
钢铁在热处理过程中的转变主要有三类：1.在较高温度范围的转变是扩散型的，即通过单个原子的独立无规则运动，改变组织结构，其转变产物称之为珠光体，强度低，塑性好；2.钢从高温激冷到低温(Ms温度以下)的转变是切变型的。
即原子阵列式地规则移动，不发生扩散，其转变产物称为马氏体，它具有高强度，但很脆，一般通过回火进行调质；3.介于上述二者之间，在中间温度范围的转变；以其发现者贝茵(Bain)命名称为贝氏体相变，具有贝氏体组织的钢叫贝氏体钢。
同时，很多重要的有色合金，如铜合金、钛合金等都具有和钢铁相似的贝氏体相变。
其中钢中的贝氏体相变是发生在共析钢分解和马氏体相变温度范围之间的中温转变。
鉴于贝氏体相变是固态材料中主要相变形式之一，其转变机制是材料科学理论的重要组成部分。
贝氏体钢和具有贝氏体组织的材料已用于铁路、交通、航空、石油、矿山、模具等国民经济重要部门，并在不断扩大，有可能发展成为下一代高强度结构材料的主要类型之一，因此对其基础和应用基础的研究显得尤为紧迫。
关于贝氏体相变时铁原子的运动方式，最初由柯俊教授等在50年代开展了研究。
认为铁原子的以阵列式切变位移方式(与马氏体相似)转变成新的原子排列的，而溶解的碳原子则发生了超过原子间距的长程扩散进入尚未转变的残留相或在新结构中析出碳化物。
上述切变位移机制已被欧洲、日本和美国这一领域的主要学者所接受，形成了“切变学派”。
但是这个观点，从60年代起受到了美国卡内基麦隆大学学派的挑战，后者认为贝氏体是依靠铁原子扩散和常见的表面台阶移动方式生成的。
在过去的30年中，由于实验研究手段的限制，问题一直未能解决，两个学派陷于相持不下的局面。
鉴于贝氏体转变机制是目前国际上两大学派的争论焦点，澄清这一争论不仅对贝氏体转变及相变理论将是一次重大突破，对贝氏体钢及合金的应用也将起到重要的指导作用。
低碳贝氏体钢的书
低碳贝氏体钢的书摘要：I.低碳贝氏体钢的概述- 低碳贝氏体钢的定义- 低碳贝氏体钢的特点II.低碳贝氏体钢的制备方法- 低碳贝氏体钢的化学成分- 低碳贝氏体钢的冶炼方法- 低碳贝氏体钢的热处理过程III.低碳贝氏体钢的性能与应用- 低碳贝氏体钢的力学性能- 低碳贝氏体钢的物理性能- 低碳贝氏体钢的主要应用领域IV.低碳贝氏体钢的发展趋势与展望- 低碳贝氏体钢在未来的发展前景- 低碳贝氏体钢的潜在应用领域正文：低碳贝氏体钢是一种高强度、高韧性的钢材，因其具有优异的力学性能和良好的焊接性能而被广泛应用于各种工程结构中。
本文将介绍低碳贝氏体钢的概述、制备方法、性能与应用以及发展趋势与展望。
一、低碳贝氏体钢的概述低碳贝氏体钢是一种在低碳钢的基础上，通过特定的热处理工艺形成的贝氏体组织。
这种钢具有低碳钢的优点，如良好的焊接性能和可锻性，同时还具有高强度和良好的韧性。
低碳贝氏体钢已成为一种重要的结构材料，广泛应用于建筑、汽车、船舶、机械等领域。
二、低碳贝氏体钢的制备方法1.低碳贝氏体钢的化学成分低碳贝氏体钢的主要化学成分包括铁、碳、锰、硅、铬等元素。
其中，碳含量一般在0.1%~0.3%之间，锰和硅的含量分别为1%~2%和0.5%~1.5%。
此外，为了提高钢的强度和韧性，还可以加入适量的钒、铌、钼等合金元素。
2.低碳贝氏体钢的冶炼方法低碳贝氏体钢通常采用电弧炉、平炉或转炉等冶炼方法。
冶炼过程中，需要严格控制钢的化学成分和温度，以保证钢的组织和性能。
3.低碳贝氏体钢的热处理过程低碳贝氏体钢的热处理过程主要包括淬火和回火。
淬火是将钢加热到某一温度，然后迅速冷却，使其组织转变为马氏体。
回火是将淬火后的钢重新加热到某一温度，保温一段时间，然后冷却，以消除淬火应力和改善钢的性能。
三、低碳贝氏体钢的性能与应用1.低碳贝氏体钢的力学性能低碳贝氏体钢具有高强度和良好的韧性。
抗拉强度一般在700MPa~1200MPa之间，屈服强度在300MPa~700MPa之间。
TRIP钢组织与性能
提高钢板性能的方法－－无间隙原子钢
（Interstitial-Free 钢）
极低的碳、氮含量，加入钛等微量合金元素，有极 好的成形性
提高钢板性能的方法－－固溶强化
一定量的碳、氮含量，加入价廉的硅、锰元素， 强度水平为440MPa
提高钢板性能的方法－－沉淀硬化
含有一定量的碳、氮，加入钒、钛、铌等微 量元素，形成碳化物，强度水平为780～ 980MPa
• Zackay认为，这些高强度钢由于发生了应 变诱发马氏体相变，推迟了颈缩的开始时间， 导致了塑性的提高，这就是相变诱发塑性。
• Zackay提出，将具有相变诱发塑性这一特 性的钢，统称为TRIP钢。
• Zackay的TRIP钢含有大量的合金元素，成 本很高，所以，没有被广泛的使用。
5 低碳低合金TRIP钢
• 用TRIP钢试制的汽车零件（front-side-member）， 板厚为1.4mm，用500t压机，经四道工序冲压而成
材料
σs σb δ/% n 值 r 值 极 限 变 实 际 变
/MPa /MPa
形量 形量
TRIP 钢板 471 690 30.2 0.20 1.00 36％ 28％
高强度钢板 220 355 43.1 0.24 1.60
0.185 C-1.0Si-1.87Mn 430 840 29.5 上海大学
不同强化机制的高强度钢板的强度和塑性
• 与传统的强化方式相比较：
– TRIP钢在提高钢板强度的同时，仍然保持 良好的塑性。
– TRIP钢具有最高的强塑积（抗拉强度与延 伸率的乘积）
• 目 前 ， 低 碳 TRIP 钢 的 强 塑 积 已 达 到 了 24,000MPa ， 比 目 前 所 有 的 汽 车 用 钢 材 高 得多。
超低碳贝氏体钢的组织与力学性能研究
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ａ —ｒ ｎ ｄ ｍｉｒ ｓ ｕ ｔ ｒ ｓ ｏ ｒ ｅ ｕｔａ ｌｗ ａ ｂ ｎ ｂ ｉ ｉ ｃ ｓ ｅ ｒｄ ｓｏ ｉ ｅ ｅ ｔｃ ｍｐ ｓｔ ｎ ｓｒ ｃ ｈ ｓ ｏ ｅ ｃ ｏ ｔ ｃ ｕ ｅ ｆｔ ｅ ｌ ｏ ｃ ｒ ｏ ａｎｔ ｔ ｌｇ ａ ｅ ｆｄ ｆ ｒ ｎ ｏ ｏ ｉｏ ｒ ｈ ｒ ｉ ｅ ｉ ｉ ｐ ｏ ｕ ｅ ｙ ＲＰ ｏｌ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ａｅ ｏ ｓ ｒｅ ｎ ｎ ｌ ｚ ｄ ｂ ａ ｓ ｏ ｐ ｉａ ｔｌ ｇ ａ ｈ ｅ ｍｉ ｒ ｓ ｏ ｅ ｉ ｒ ｅ ｏ ｒ ｄ ｃ ｄ ｂ Ｃ ｒ ｉ ｎ ｒ ｃ ｓ ｒ ｂ ｅ ｖ ｄ ａ ｄ ａ ａｙ ｅ ｙ ｍｅ ｎ ｆｏ ｔ ｌ ｍｅａｌ ｒ ｐ ｉ ｉ ｃ ｏ ｃ ｏ ｃ ｐ ｎ ｏ ｄ ｒ ｔ
ｒ ｖ ａ ｅ ｅ ｅ ｔｏ ｓ— ｒＵ ｄ ｍｉ ｒ ｓ ｕ ｔ ｒ ｓ ａ ｄ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｒ ｐ ｒ ｅ ． ｎ ｏ ａｉ ｏ ｓ ａｓ ｄ ｎ ｔ ｅ ｍｉｒ 。 ｅ ｅ ｌｔ ｆ ｃ ｆａ ｈ ｏ ｅ ｃｏ ｔ ｃｕ ｅ ｎ ｃ ａ ｉａ ｐ ｅ ｔ ｓ ａ ｄ ｃ ｍｐ ｒ ｎ ｉ ｌｏ ｍａ ｅ ｏ ｈ ｃ ｒ ｌ ｏ ｉ ｓ ｏ ｓ ｕ ｔ ｒ ｓ ａ ｄ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｒ ｐ ｒ ｅ ｆｔｅ ｓ ｅ ｉ ｎ ｒ ｍ ｈ ｈ ｅ ｓｅ ｌｇ ａ ｅ ．Ａ ｓ ｓｍｅ ｔｏ ｏ ｔ ｃｕ ｅ ｎ ｃ ａ ｉａ ｐ ｏ ｅ ｔ ｓｏ ｐ ｃｍｅ ｓ ｆ ｒ ｌ ｉ ｈ ｏ ｔ ｅ ｔ ｒ ｔｅ ｒ ｄ ｓ ｓ ｅ ｓ ｎ ｆｎ ｎ—ｍｅａｌ ｃｕ ｅ ｔｌｃｉ ｌ— ｉ ｎ ｓｏ ｓｉ ｈ ｔ ｅ ｓｐ ｒｏｍｅ ｙ ｍｅ ｎ ｆｓ ａ ｎ ｎ ｎ ｎ ｒ ｐ ｃｒ ｍ ｎ ｌｓｓ ｍｅｈ ｄ ．Ｔ ｅ ａｍ ｓ ｔ ｅ ｅ ｏ ｎ ｉ ｎ ｎ ｔ ｅ ｓｅ ｌｉ ｅ ｒ ｄ ｂ ａ ｓｏ ｃ ｎ ｉ ｇ ａ ｄ ｅ ｅ ｇ ｓ ｅ ｔ ｆ ｙ ｕ ａ ａｙｉ ｔｏ ｓ ｈ ｉ ｉ ｏ ｄ ｖ ｌ ｐ ａ
金属学与热处理课后习题答案(崔忠圻版)东北大学
第十章钢的热处理工艺10-1 何谓钢的退火？退火种类及用途如何？答：钢的退火：退火是将钢加热至临界点AC1以上或以下温度，保温一定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。
退火种类：根据加热温度可以分为在临界温度AC1以上或以下的退火，前者包括完全退火、不完全退火、球化退火、均匀化退火，后者包括再结晶退火、去应力退火，根据冷却方式可以分为等温退火和连续冷却退火。
退火用途：1、完全退火：完全退火是将钢加热至AC3以上20-30℃，保温足够长时间，使组织完全奥氏体化后随炉缓慢冷2、3、4、5、6、，以10-2答：目的：应用：1、改善低碳钢的切削加工性能。
2、消除中碳钢的热加工缺陷（魏氏组织、带状组织、粗大晶粒）。
3、消除过共析钢的网状碳化物，便于球化退火，为淬火做好组织准备。
4、作为最终热处理，提高普通结构件的力学性能。
10-3 在生产中为了提高亚共析钢的强度，常用的方法是提高亚共析钢中珠光体的含量，问应该采用什么热处理工艺？答：应该采用正火工艺。
原因：亚共析钢过冷奥氏体在冷却过程中会析出先共析铁素体，冷却速度越慢，先共析铁素体的含量越多，从而导致珠光体的含量变少，降低亚共析钢的硬度和强度。
而正火工艺的实质就是完全奥氏体化加上伪共析转变，可以通过增大冷却速度降低先共析铁素体的含量，使亚共析成分的钢转变成共析组织，即增加了珠光体的含量，从而可以提高亚共析钢的强度和硬度。
10-4 淬火的目的是什么？淬火方法有几种？比较几种淬火方法的优缺点？答：淬火的目的：获得尽量多的马氏体，可以显着提高钢的强度、硬度、耐磨性，与各种回火工艺相配合可以使钢在具有高强度高硬度的同时具有良好的塑韧性将钢加热至临界点AC3或AC1以上一定温度，保温适当时间后以大于临界冷却速度的冷速冷却得到马氏体（或下贝氏体）的热处理工艺叫做淬火。
淬火方法：按冷却方式可以分为：单液淬火法、双液淬火法、分级淬火法、等温淬火法10-5答：至1Ms 和Mf2310-6答：淬透性：钢的淬透性是指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力，它反映过冷奥氏体的稳定性，与钢的临界冷却速度有关。
低碳低合金贝氏体钢 标准
低碳低合金贝氏体钢标准一、钢材成分与分类低碳低合金贝氏体钢是一种含有少量碳和合金元素的钢种，其化学成分主要包括碳、硅、锰、磷、硫等元素。
根据钢材的强度等级和使用要求，低碳低合金贝氏体钢可分为以下几类：1. Q355系列钢：该钢种具有较高的屈服强度和抗拉强度，主要用于建筑、桥梁、船舶等领域。
2. Q420系列钢：该钢种具有更高的屈服强度和抗拉强度，适用于高强度结构件和焊接件。
3. Q460系列钢：该钢种具有更高的屈服强度和抗拉强度，适用于超高强度结构件和焊接件。
二、钢材的物理性能低碳低合金贝氏体钢具有良好的物理性能，主要包括以下方面：1. 密度：低碳低合金贝氏体钢的密度为7.85g/cm³左右，与其他常用钢材相近。
2. 弹性模量：该钢种的弹性模量较高，有利于提高结构的刚度和抗变形能力。
3. 热导率：低碳低合金贝氏体钢的热导率较低，不利于热量的传播。
4. 电阻率：该钢种的电阻率较高，有利于防止电化学腐蚀。
三、钢材的力学性能低碳低合金贝氏体钢的力学性能主要包括屈服强度、抗拉强度、伸长率和冲击韧性等指标。
不同强度等级的低碳低合金贝氏体钢具有不同的力学性能指标。
例如，Q355系列钢的屈服强度为355MPa左右，抗拉强度为470-630MPa，伸长率为18%-21%，冲击韧性为27-34J/cm ²。
四、钢材的工艺性能低碳低合金贝氏体钢具有良好的工艺性能，主要包括可焊性、可加工性和可成形性等方面。
该钢种可以通过焊接、切割、弯曲、冲压等工艺手段进行加工。
此外，低碳低合金贝氏体钢还具有良好的可成形性，可以通过热成形、冷成形等工艺手段制造出各种形状的结构件。
五、钢材的耐候性能低碳低合金贝氏体钢具有良好的耐候性能，可以在自然环境下使用。
该钢种经过适当的表面处理后，可以进一步提高其耐候性能。
例如，经过喷漆、镀锌等表面处理后，低碳低合金贝氏体钢可以有效地防止大气腐蚀。
六、钢材的焊接性能低碳低合金贝氏体钢具有良好的焊接性能。
Ti含量对低碳钢力学性能的影响
Ti含量对低碳钢力学性能的影响摘要：本文研究了Ti含量对低碳钢力学性能的影响。
通过实验得出，在Ti含量为0.01%时，低碳钢的强度和延展性均得到了提高。
但当Ti含量增加到0.02%时，强度继续提高，而延展性开始出现下降趋势。
因此，在实际应用中需要根据具体需求选择Ti含量适当的低碳钢。
关键词：Ti含量，低碳钢，力学性能，强度，延展性正文：低碳钢是一种广泛应用的工程材料，其具有良好的机械性能、易加工性和低成本等优点。
然而，低碳钢的力学性能仍有提高的空间。
钛元素作为一种常用的强化元素，被广泛应用于钢铁工业中。
本文通过实验研究了Ti含量对低碳钢力学性能的影响。
实验采用了钛含量分别为0.00%、0.01%、0.02%的三种低碳钢。
通过拉伸实验测试了每组样品的强度和延展性。
结果显示，随着Ti含量的增加，低碳钢的强度和延展性都有所提高。
当Ti含量为0.01%时，低碳钢的平均屈服强度约为380 MPa，平均延伸率约为30%；当Ti含量为0.02%时，低碳钢的平均屈服强度提高到了410 MPa，但平均延伸率已经下降到了25%。
可以发现，随着Ti含量的增加，低碳钢的强度和延展性均得到了提高，但当Ti含量过高时，延展性开始出现下降趋势。
这是由于低碳钢中的其他元素和化学物质的含量也会对力学性能产生影响。
因此，在实际应用中需要根据具体需求选择Ti含量适当的低碳钢。
综上所述，本文研究了Ti含量对低碳钢力学性能的影响。
在实验中得出，适量含有0.01%的Ti可以提高低碳钢的强度和延展性。
然而，当Ti含量过高时，低碳钢的延展性会出现下降趋势。
因此，在实际应用中需要综合考虑相关因素，选择适当含有Ti元素的低碳钢。
低碳钢是一种含碳量低于0.25%的钢材，常常被应用于机械制造领域。
其优点在于强度足够、可加工性好、成本低等等。
然而，低碳钢的力学性能仍然有所欠缺，难以满足一些特殊的性能要求。
因此，研究如何提高低碳钢的力学性能成为了近年来钢铁工业中的热点研究之一。
贝氏体等温温度对980 MPa TRIP钢力学性能和显微组织的影响
Ｇｌ ｅ ｌ 一 ５ ０ ｔ ｅ ａ ｉ ｌ ｔｒ ｅ ｂ ｅ ３ ０ ｈ ｒ ｌｓｍｕ ａ ｏ ，Ｘ．ａ ｍ ｒｙ，ｔｎ ｉｅ ｔｓ ｎ Ｏ ｏ ． Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗｅ ｈ ｔｔ ｅ ｂ ｉｉｅ ｅ ｓｌ ｅ ｔａ ｄ Ｓ ｎ ｅ ｒ ｓ ｌｓ ｓ ｏ ｄ ｔ ａ ｈ ａｎ ｔ
板 ， 轧 温 度 为 ９０ ｃ 冷 却 至 室 温 ， 轧 板 经 终 ０ ｃ， 热
１ ％盐 酸溶 液 酸 洗 后 ， 经 多 道 次 冷 轧 （ 中 问 ０ 再 经 退 火 ） １２ ｍ 厚 。采用 至 ． ｍ ｍｍ ×１ ｍ 圆 柱 ０ｍ
热轧试 样 ， Ｄ Ｌ ０ Ａ型热 膨 胀 相 变仪 上 加 热 至 在 Ｉ８ ５
匀 。然后将 试样 浸 入腐 蚀 液 中侵 蚀 ｌ ８～２ ， ４ Ｓ 使
图 ２为试验 钢 的 膨胀 曲线 ， 由膨 胀 曲线 得 到
试 验 钢 的 Ａ １＝７ ７ ℃ ， Ｃ Ｃ ５ Ａ ３＝８ ５ ｏ ４ Ｃ及 Ｍｓ＝
腐蚀 面泛 出蓝 橙般 的光 泽 ， 正 立 式 金相 显 微 镜 在
１ 试 验材 料和 方法 １ １ 试验 材料 ．
采用 Ｘ３０ ．５ Ａ型 ｘ射线 衍射 分析仪 ，ｒａ靶辐 射 ， ＣＫ 利用 （２ ） 和 （ １ ）【 射峰 的积分 强度 确定 残 ２０ ＾ ｙ ２ １ ｏ衍 余 奥 氏体 的体积 分数 并利 用 公 式 （ ）４计算 残 余 １［ ３
ａ ｕ ｔｏ ． ｍｏ ｎ ｆ１ ５％ ｃ ｒｏ ｎ １ ａ ｂ ｎ ｉ ７％ ａ ｓｅ ｔ ． ｕ ｔｎｉ ｅ
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由图ｌ可见，’ｎ／Ｎ对钢板的力学性能影响显著。 万方数据
例达到８０％；合格批次中ⅣＮ在２．５以上的比例在
７０％以上，只有３０％的合格批次ⅣＮ在２．５以下。
・２４－
钢铁钒钛
２０１１年第３２卷 由以上的统计分析可见，如果控制Ｎ含量能力
由图２可见，由于ⅣＮ增加提高了钢板的淬透
性ｍ】，使粒状贝氏体组织均匀细小，从而使其综合 性能得以改善。
格率明显提高，增加骶含量，提高’ｎ／Ｎ是提高硼收得率进而提高性能合格率的比较经济有效的方法。
关键词：高强度钢；组织；力学性能；硎；有效硼
中图分类号：聊６２，１＿｛Ｇ１４２．１
文献标识码：Ａ
文章编号：１００４—７６３８（２０１１）０４—００２２一０４
ｈｌｎｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｔｉ／Ｎ Ｒａｔｉｏ
ｏｎ
Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ＭｅｃｈａＩｌｉｃａｌ
通过对２０７批次Ｑ５５０钢板进行性能与成分、
分类数量ⅣＮ Ｒ一２，胁吖加ｈ
Ａ／％屈ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ比
９
工艺关系的统计分析，发现有多达３６％（７４批次）
６０
５０
篡糙
加 ∞ 踟 ∞ ∞ ∞
０
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铘觚铊
；墨铘∞
博侉加
６酌
ｓ！眇∞
狮必玎
４０
鬟
≥３０
交
２０
１０
Ｏ
１．５～２．Ｏ ２．１～２．５ ２．５～３．Ｏ ３．Ｏ～４．０ ４．０～９．５
摘要：研究了ⅣＮ对一种工程机械用高强度低碳贝氏体钢组织和力学性能的影响。研究结果表明，％，Ｎ值可明 显影响钢中酸溶硼的收得率和力学性能。’ＩＶＮ在３．３以下时，酸溶硼的收得率小于５０％；ⅣＮ大于３．６时酸溶硼 收得率在７５％以上；ⅣＮ超过４时，酸溶硼的收得率趋于９０％，并不再有明显提高。随ⅣＮ的增加钢板的性能合
万方数据
第４期
张涛等：Ｔ∥Ｎ对低碳贝氏体钢组织和力学性能的影响
。２３・
为降低氮对低碳贝氏体钢的不利影响，可适当 增加钢中钛等强氮化物形成元素的含量，减少氮对 酸溶硼收得率的影响，提高淬透性。 笔者结合鞍钢生产的一种５５０ ＭＰａ级别含硼工
成分设计。工业生产采用９０ ｔ转炉冶炼、连铸坯厚 度２３０ ｍｍ。实际冶炼化学成分范围见表ｌ。 合格的连铸坯在鞍钢中厚板厂４３００生产线进 行轧制，加热温度ｌ ２００一ｌ ２５０℃，道次变形量 １０％一２０％，采用再结晶区和未再结晶区两阶段控 制轧制，终轧温度８５０～９５０℃，轧后水冷，层流冷却 速度８—２０℃／ｓ；终冷温度４００一６００℃；成品厚度 规格为１６—３０ ｍｍ。 热轧后将钢板进行回火热处理。试样在辊底式 热处理炉中进行回火，加热温度５００一６５０℃，保温
ｂ锄ｎ［ｃ１∥３血Ｍｅ嘶ｃａｌ Ｅｎ薛驰喊雌ｓｃｉ曲∞Ｆｈｍｍ啷正ｐ呲，，２００４：１５４—１５８．
（赵振华，陈伟庆，李永东，等．冶炼含硼低碳钢时钢中成分对硼收得率的影响［ｃ］∥第三届冶金工程科学论坛论文集．
２００４：１５４—１５８．）
［５］正ａＩｌｇＪｕ．丑ｍ
［６］蹦脚。Ｄｇ，ＲｅｎＷ，呐Ｄａｙｅ．ｍ翻０ｆ血ｙ…０ｆＥｔａｎｉｍ∞ｔｈｅ∞油岫ｄｈⅧｂｏｎ蛔Ｂｔｅｄ
ｔｅｓｔｅｄ ｓｔｅｅｌ
％
实验室性能检验试样取自热轧态或回火后的钢 板，拉伸试验试样采用横向ＤｌＯ ｍｍ标准圆试样， 冲击试样为纵向，加工成１０ 的标准Ｖ型缺口试样。在光学显微镜下进行微观
ｍｍ
ｘ
的含硼钢出现性能不合，虽然其它化学成分、生产工
１０咖×５５咖
艺相近，合格批次和不合格批次的性能及ⅣＮ相差 明显，分项性能平均值及Ｔ∥Ｎ分布见表２，ⅣＮ数
ｏｆ曲ｅｅｌ．Ｂｏ瑚ｙｉｅｌｄ
ｏｆ∞ｍＤｒｅ ｄｌ她
ｏｖｅｒ
ｔＩｌ蛐７５％ｏｂｔａｉｎｅｄ
ｗｈｅｎ ｔｌｌｅ强ｄｏ
３．６，蛐ｄ ｏｕｓｌｙ 肌ｄ
ｎｅａｒｌｙ ９０％ｏｂｔａｊＩｌｅｄ ｗｈｅｎ ｔｌｌｅ ｒ习面ｏ ｒｅａｃｈｅｓ ４．Ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａ∞ｏｆ ｔｌｌｅ’Ｉ’∥Ｎ硪ｔｉｏ．ＡｄｄｉＩｌｇ
２．５—３
程机械用钢的工业生产，对ⅣＮ对其组织、力学
性能的影响进行了分析研究。
１试验材料与方法
试验用钢板采用鞍钢４３００生产线生产的工程 机械用钢Ｑ５５０ＣＦ，根据鞍钢中厚板厂轧制和热处 理设备工艺状况，进行了低碳Ｍｎ—Ｎｂ—ｃｕ—Ｂ合金化
ｍｉｎ／ｍｍ，空冷。
Ｔａｂｋ ｌ
表ｌ试验钢主要化学成分 Ｍａｉｎ ｃｈ伽ｌｌｉｃａＩ∞ｍｐｏｓｉｔｉｏ吣ｏｆｔｈｅ
ｏｆ ２０
ｍｍ）
２．２ⅣＮ对酸溶硼收得率的影响
硼在钢中以固溶体、氧化物、彝化物、碳化物以及 金属间化合物的形式存在，硼的固溶体、氧化物等能 溶于酸，其他硼化物难溶于酸，因此对于低碳贝氏体 钢真正起提高淬透性作用的有效硼是酸溶硼”。６】。
显提高。实际生产中将ⅣＮ控制在３．６—４．Ｏ就足
以保证酸溶硼收得率稳定在８０％以上。
２．３冲击功平均值与ⅣＮ的关系
部分文献认为钛加入过多会形成多角形状的 Ｔｉ（ｃ，Ｎ）沉淀，可能会作为裂纹源，对冲击韧性等 形成负的影响‘“，但从图４可见在本试验条件下， 当Ｔｉ含量在０．０１５％一Ｏ．０３０％范围内时，适当增加
ⅣＮ对龃目Ｅ的显著影响深层次的原因应该是有
效硼含匐｝９变化。为此对１３罐Ｑ５５０钢坯中酸溶硼收
得率与ⅣＮ对应关系进行了统｛｝分析，情况见图３。
ⅣＮ，并不会对钢板的低温韧性造成明显影响，低温
冲击功基本在１５０—３５０ Ｊ范围内。
５００ ４５０ ４Ｉ）０
８ 邑
３５０ 皇３００
￡２５０
、２００ １５０ １００ ５０ １ ５ ２ ５ ３ ５ ４．５ ５ ５ ６ ５ ７ ５ ８ ５ ９ ５ ０
ＴｉＡ 图３ Ｆｉｇ．３
ｒｙ＆嗣删ｋｉ嵋ｃｏ曲孵ｎ∞Ｃｈｉ札２∞５：５７—６０．
ｐｒ岬Ｂ‰０ｆｂｏｍ删［ｃ］∥Ａｎ州ｓｅ∞池
［４】弛酗岫，ｃｂｅｎｗｅｉｑｉｎｇ，“岫栅，ｄｏ．Ｅ妇晰０ｆ８蝴咖ｐ∞赫∞Ｂ ｙｉｅｌｄ ｄ咖地缸ｉｌｌｇ ０ｆ１０ＷｃａＩｂ呻删啪－
ｔａｉｌＩｉ玎ｇ
（杨卫中，罗伯钢。周德光，等．硼钢的淬透性及生产工艺分析［ｃ］∥２０晒年全国炉外精炼学术会议．２∞５：５７一印．）
有限，适当增加Ｔｉ含量，提高ⅣＮ应该是提高性能
合格率的非常经济有效的方法。
ａ）不合格钢板（ｎｏｌ３％Ｔｉ，０００６％Ｎ）
（ｂ）合格钢扳（０．０２８％ｎ。００嘶％Ｎ）
图２不同Ｔｉ含量钢板的热轧态金相组织（厚度加姗）
Ｆ唔．２
Ｍｉｃｒｏｓｈｕｃｎｌｍ ｏｆ∞ｒｏｕｅｄ Ｂｔ∞ｌ
ｐｌａｔｅ
ｗｉｔｌｌ
ｄｉ如陀ｎｔ Ｔｉ（ｔｌｌｉｃｋｎ∞ｓ
至善三三要量曼曼要量兰暮要娶莩莩罢安
１硼
ｏｎ
ＴｖＮ对酸溶硼收得率的影响
ａｃｉｄ－∞ｌｕｂｌｅ Ｆｉｇ．４
ＥＤｆｅｃｔ ０ｆ Ｔ∥Ｎ ｒａ石ｏ ｂｏｍｏ ｙｉｅｌｄ
图４
Ｑ５５０冲击功平均值与ⅣＮ的关系
０ｆＱ５５０
ｓｃｅｅｌ ｐｈｔｅ
ＲｅＬ蚯ｏｎｓｈｉｐ
ｂｅｔｗｅｅｎⅣＮ
ｒ“ｏ曲ｄ
ａｖｅｒａｇｅ
由图３可见，ⅣＮ对酸溶硼收得率的影响明显， ⅣＮ在３．３以下时，酸溶硼的收得率在５０％以下，当 ⅣＮ在３．６以上时酸溶硼收得率能达到７５％以上，
ｍｅｃｈ觚ｉｃａｌ
Ｔｉ
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Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ曲陀ｎｇｔｌｌ
ｓｔｅｅｌ；ｍｉｃＩＤ栅ｃ卜ｒｅ；ｍｅｃｈ枷ｃａｌ
ｐＩＤｐｅｒ哆；ｄｒｅｃｔｉｖｅ ｂｏｒｏｎ；Ｔ∥Ｎ
Ｏ
引言
由于硼的加入量很小（一般在Ｏ．０００
５％一
Ｏ．００３％），且在钢液中与氧、氮有较强的亲和力，很 容易与其发生化合反应，从而失去提高淬透性的作 用。因此冶炼时加硼之前应尽量降低钢水中氧和氮 的含量ｕ以１；鞍钢—炼钢厂采用转炉连铸工艺时氮 含量一般控制在（４０～８０）×１０一，再低会增加冶炼 难度和生产过程成本。
咖ｌｇｈｎｅ够ｏｆ Ｑ５５０
ｓｔｅｅｌ ｐｈｔｅ
由图５可见，热轧；６折出的ＴｉＮｂｃＮ尺寸大部分在 ３０一５０ ｍ，个别最大析出物能达到１３０ Ｉｌｍ左右，未见
ⅣＮ超过４时，酸溶硼的收得率接近９０％，不再有明可对低温韧性形成稀彬向的大的ｎ复合析出物。
万方数据
第４期
张涛等：ｗＮ对低碳贝氏体钢组织和力学性能的影响
值变化与性能合格率的关系见图１。
表２
ＴｈＭｅ ２
组织观察，在Ｔｅｃｎａｉ Ｇ２２０透射电子显微镜下进行 析出物观察。
Ｑ５靳性能分项平均值与ＴＬ／Ｎ关系
Ｉｎｎｕｅｎｅｅ ｏｆ Ｔ扩Ｎ礴缸ｏ Ｏｎ
ｍ代删ｃａＩ
＾ｍ．一∞ｔ／Ｊ
２试验结果及讨论
２．１
ｐｍｐｅ删崦ｏｆ ＱＳ５０醴ｅｄ ｐＩａｔｅ
Ｔｉ及ⅣＮ对钢板组织、性能的影响
ｓｌｌｏｗｓⅣＮ
ｍ曲ｈｖｅ ｏｂｖｉｏｕｓ疆．ｅｃｔ伽ｄｌｅ ｖｉｅｌｄ
∞ｉｄ．ｓｏｌｕｂｌｅ ｂｏｒ∞ｉＩｌ ｓｔｅｅｌ明ｄ ｍｅｃｈａｒＩｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｎｉｅｓ ｏｆ ｔｌｌａｔ ｋｉｌｌｄ
５０％ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｏｂｔａｊｎｅｄ ｗｈｅｎ ｔｌｌｅ’Ｉ’∥Ｎ ｒａｔｉｏ ｉｓ ｂｅｌｏ、＾ｒ ３．３．ｍｏｍ
・２５・