钢静态连续冷却相变研究
DP590钢连续冷却过程中的相变规律_熊自柳
， ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｍ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｈ ａ ｓ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｍ ａ ｒ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｅ ａ ｎ ｄ ｂ ａ ｎ ｉ ｔ ｅ ｓ ｅ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｐ ｐ ｇ ｐ ｍ ａ ｒ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｅ ｓ ｔ ａ ｒ ｔ ｉ ｎ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｍ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｏ ｌ ｉ ｎ ｒ ａ ｔ ｅ ．Ｔ ｈ ｅ ｆ ｅ ｒ ｒ ｉ ｔ ｅ ａ ｎ ｄ ｐ ｇ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｉ ｎ ． Ｔ ｈ ｅ ｅ ａ ｒ ｌ ｉ ｔ ｅ ｒ ｅ ｃ ｉ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗ ｅ ｒ ｅ ｄ ｅ ｒ ｅ ｓ ｓ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｍ ａ ｒ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｅ ｒ ｅ ｃ ｉ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｗ ｅ ｒ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ｗ ｉ ｔ ｈ ｃ ｏ ｏ ｌ ｉ ｎ ｐ ｐ ｐ ｐ ｐ ｐ ｐ ｇ ｇ ｆ ｅ ｒ ｒ ｉ ｔ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｍ ａ ｒ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｅ ａ ｎ ｅ ｌ ｂ ｅ ｃ ｏ ｍ ｅ ｒ ｅ ｆ ｉ ｎ ｅ ｗ ｉ ｔ ｈ ｈ ｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｔ ｅ ｍ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｉ ｎ ． ｐ ｇ ｐ ｇ
： ； ； ； Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ Ｄ Ｐ ５ ９ ０ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ ｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｏ ｕ ｓ ｃ ｏ ｏ ｌ ｉ ｎ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ（ Ｃ Ｃ Ｔ） ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｏ ｕ ｓ ｃ ｏ ｏ ｌ ｉ ｎ ｈ ａ ｓ ｅ ｇ ｐ ｇ ｙ
含Ti系TRIP钢静态CCT曲线测定及分析
２ 试样 制备与 试验方 法
试 验 钢 的主要 化学 成分 见表 １。
表 １ 试 验 钢 的 化 学 成 分 （质 量 分 数 ）％
Ｃ
Ｓｉ
Ｍｎ
Ｐ
Ｓ
Ｔｉ
≤０．２５ ≤２．０ ≤２．０ ≤０．Ｏ３ ≤Ｏ．Ｏ１ ≤０．２
试 验 钢 经 真 空 感 应 电炉 熔 炼 后 铸 造 成 ２００ ｋｇ 的铸 锭 ，然后 锻 造 成 横 截 面 尺 寸 为 ６０ ｍｍ ×６０ ｍｍ 的锻坯 ，加热至 １ ２００℃并保温 ２ ｈ后 ，使用实验室
３试 验 钢 静 态 ＣＣＴ曲 线
析 出 和 贝 氏体 的转 变使 得 周 围奥 氏体 富碳 所致 。； 临 界转 变 温度 Ａ ６９８℃ 、Ａ￣＝９０２ ｏＣ。可 以看 出 ，由 于 试验 钢 中碳 的 质量 分 数 与共析 成 分点 相差 较 大 ，
３ 试 验结 果及分 析
３．１ ＣＣＴ曲 线
采 用切 线法 对 热膨 胀 曲线进 行 分析 处理 ，其 理 论依据如下 ：同一种结构 的相 ，在随着温度升高发 生热膨胀效应时 ，其热膨胀率是一定 的；当发生相 变时 ，热膨胀率发生变化 ，且高温相 比低温相 的热 膨胀 率 大 。 因此 ，膨 胀 曲线 发生 斜率 改 变 的点 即为 相变开始或结束点 。同时结合金相分析结果 ，确定 相变类型和相变点。最后 以温度为纵坐标 、时间对 数为横坐标 ，将相同性质的相变开始点和相变终止 点 分别 连 成 曲线 ，并 标 明最 终 的组 织 ，从 而 得 到试 验钢静态 ＣＣＴ曲线如图 １所示 。其中 ， 为马 氏体 转变开始点 ；尬为马氏体转变结束 点 ；Ａ Ａ 为冷 却时的实际临界温度 ；冷却曲线最下端数字为对应 冷 速 。
XI00管线钢的连续冷却相变及强韧性研究
均有影 响 ； 当冷却 速度为 １ ０ ～ ２ ０￣ Ｃ ／ ｓ ， 显微组织 为针状铁 素体＋ 粒状 贝氏体 ， Ｍ ／ Ａ 岛弥散分布于其 晶界上 ， 且硬度 随着冷却
速率 的增加而增 大 ； Ｘ１ ０ ０ 管线 钢的应力一 应 变 曲线为 Ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ． ｈ ｏ ｕ ｓ ｅ 型， 有较 高的强度和韧性 ， 一 ２ ０℃时夏 比冲击吸 收功 达 ２ ９ １ Ｊ ； 韧脆转变温度在 一 ８ ０ —１ ０ ０℃。 关键词 ＸＩ Ｏ ０ 管线钢 ； 连续冷却相变 ； 微观组织 ； 强韧性 中图分 类号 Ｔ Ｇ１ ４ ２ 文献标志码 Ａ 文章编号 １ ０ ｏ ４ — ２ ４ ４ ｘ（ ２ ０ ｌ ３ ） ０ ５ — ０ ０ ７ ７ — ０ ４
Ｗ ＡＮＧ Ｂ ｉ ｎ ， Ｚ ＨＯＵ Ｃｕ ｔ ， Ｚ ＨＡＯ Ｄｉ ， Ｓ ＨＥＮ Ｋｕ ｎ 。 ， ＨＵ Ｈｏ ｎ ｇ ｍｅ ｉ 。 （ １ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍａ ｔ ｅ ｉ ｒ ａ ｌ ｓ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄＥ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ ｗ ｅ ｓ ｔ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍＵ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ｕ ６ １ ０ ５ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
材料加工测定-CCT曲线绘制
材料加工测定实验一钢连续冷却转变图（CCT曲线）的测定一．实验目的1．了解钢的连续冷却转变图的概念及其应用；2．了解钢的连续冷却转变图的测量方法特别是热膨胀法的原理与步骤；3．利用热模拟仪观察钢在加热及冷却中的相变并测量临界点；4．建立钢的连续冷却转变图（CCT曲线）。
二．实验原理当材料在加热或冷却过程中发生相变时，若高温组织及其转变产物具有不同的比容和膨胀系数，则由于相变引起的体积效应叠加在膨胀曲线上，破坏了膨胀量与温度间的线性关系，从而可以根据热膨胀曲线上所显示的变化点来确定相变温度。
这种根据试样长度的变化研究材料内部组织的变化规律的称为热膨胀法（膨胀分析）。
长期以来，热膨胀法已成为材料研究中常用的方法之一。
通过膨胀曲线分析，可以测定相变温度和相变动力学曲线。
钢的密度与热处理所得到的显微组织有关。
钢中膨胀系数由大到小的顺序为：奥氏体〉铁素体〉珠光体〉上、下贝氏体〉马氏体；比容则相反，其顺序是：马氏体〉铁素体〉珠光体〉奥氏体〉碳化物（但铬和钒的碳化物比容大于奥氏体。
从钢的热膨胀特性可知，当碳钢加热或冷却过程中发生一级相变时，钢的体积将发生突变。
过冷奥氏体转变为铁素体、珠光体或马氏体时，钢的体积将膨胀；反之，钢的体积将收缩。
冷却速度不同，相变温度不同。
图1-1为40CrMoA钢冷却时的膨胀曲线。
不同的钢有不同的热膨胀曲线。
图1-1 40CrMoA钢冷却时的膨胀曲线连续钢连续冷却转变(Continuous Cooling Transformation)曲线图，简称CCT 曲线，系统地表示冷却速度对钢的相变开始点、相变进行速度和组织的影响情况。
钢的一般热处理、形变热处理、热轧以及焊接等生产工艺，均是在连续冷却的状态下发生相变的。
因此CCT曲线与实际生产条件相当近似，所以它是制定工艺时的有用参考资料。
根据连续冷却转变曲线，可以选择最适当的工艺规范，从而得到恰好的组织，达到提高强度和塑性以及防止焊接裂纹的产生等。
变形程度与温度对40Cr钢变形后连续冷却相变的影响
变形程度与温度对40Cr钢变形后连续冷却
相变的影响
（壹佰钢铁网推荐）40Cr钢是机械制造业广泛使用的合金调质钢，常用于制造轴类、连杆和齿轮等零件，提高40Cr钢的力学性能一直是工业界的需求。
目前，改善或提高其力学性能主要有表面处理和热处理等手段。
实际中，塑性变形常用于制造机械零件，形变热处理越来越成为改善零件使用性能的重要手段，但是奥氏体变形过程严重影响奥氏体的相变行为与最终零件性能，因此研究人员在热模拟试验机上单道次热压缩试验的基础上，通过控制变形温度、变形程度和冷却速率研究了40Cr钢的热变形行为及变形后的连续冷却过程，利用二值化处理和中值滤波处理技术获得了不同实验参数下的铁素体含量。
试验结果表明：
（1）在热模拟试验机上完成了不同工艺的40Cr钢的单道次热压缩试验，获得了相应的静态CCT曲线、流变应力曲线和变形后连续冷却相变的显微组织图，所得组织均为铁素体和珠光体混合的两相组织；
（2）当变形温度相同时，变形程度增大加速奥氏体分解，提高相变组织中铁素体含量，铁素体含量随着变形程度增大而增加，且其增幅较大，这种影响规律基本不受冷却速率影响；但随着变形温度的降低，促使奥氏体向珠光体转变，铁素体含量越少；变形温度对相变组织中铁素体含量影响不太显著，但随着冷速加快其影响程度逐渐减弱。
（壹佰钢铁网推荐）。
cct曲线的测定
材料加工测定实验一钢连续冷却转变图（CCT曲线）的测定一．实验目的1．了解钢的连续冷却转变图的概念及其应用；2．了解钢的连续冷却转变图的测量方法特别是热膨胀法的原理与步骤；3．利用热模拟仪观察钢在加热及冷却中的相变并测量临界点；4．建立钢的连续冷却转变图（CCT曲线）。
二．实验原理当材料在加热或冷却过程中发生相变时，若高温组织及其转变产物具有不同的比容和膨胀系数，则由于相变引起的体积效应叠加在膨胀曲线上，破坏了膨胀量与温度间的线性关系，从而可以根据热膨胀曲线上所显示的变化点来确定相变温度。
这种根据试样长度的变化研究材料内部组织的变化规律的称为热膨胀法（膨胀分析）。
长期以来，热膨胀法已成为材料研究中常用的方法之一。
通过膨胀曲线分析，可以测定相变温度和相变动力学曲线。
钢的密度与热处理所得到的显微组织有关。
钢中膨胀系数由大到小的顺序为：奥氏体〉铁素体〉珠光体〉上、下贝氏体〉马氏体；比容则相反，其顺序是：马氏体〉铁素体〉珠光体〉奥氏体〉碳化物（但铬和钒的碳化物比容大于奥氏体。
从钢的热膨胀特性可知，当碳钢加热或冷却过程中发生一级相变时，钢的体积将发生突变。
过冷奥氏体转变为铁素体、珠光体或马氏体时，钢的体积将膨胀；反之，钢的体积将收缩。
冷却速度不同，相变温度不同。
图1-1为40CrMoA钢冷却时的膨胀曲线。
不同的钢有不同的热膨胀曲线。
图1-1 40CrMoA钢冷却时的膨胀曲线连续钢连续冷却转变(Continuous Cooling Transformation)曲线图，简称CCT 曲线，系统地表示冷却速度对钢的相变开始点、相变进行速度和组织的影响情况。
钢的一般热处理、形变热处理、热轧以及焊接等生产工艺，均是在连续冷却的状态下发生相变的。
因此CCT曲线与实际生产条件相当近似，所以它是制定工艺时的有用参考资料。
根据连续冷却转变曲线，可以选择最适当的工艺规范，从而得到恰好的组织，达到提高强度和塑性以及防止焊接裂纹的产生等。
热膨胀法测定钢的连续冷却转变图
热膨胀法测定钢的连续冷却转变图主讲教师:一、实验目的◆1．了解热膨胀法测定CCT图的原理与方法。
◆2．掌握用动态热－力学模拟试验机测定钢的连续冷却转变图的方法。
◆3．熟悉Gleeble 1500试验机的基本操作。
二、实验原理•钢的连续冷却转变图（continuous cooling transformation diagram，简称CCT图）是指过冷奥氏体在连续冷却条件下，转变开始温度和终了温度、转变开始时间和终了时间以及转变的组织、室温硬度与冷却速度之间关系的曲线图。
•影响CCT的主要因素包括化学成分（C、Mn、Si、Mo、Cr、Ni和V等）、测定时的最高加热温度、测定时的加热速度和高温停留时间、应力应变状态以及原始组织。
CCT图的测量方法常见的有热膨胀法、热分析法、金相法和磁性法。
最常用的是热膨胀法，且常配合热分析法和金相法进行测定。
热膨胀法测定钢的CCT图的原理如下：•同一种金属的不同组织如奥氏体、铁素体、珠光体、贝氏体和马氏体等有不同的比容。
故当高温奥氏体在连续冷却过程中发生相变时试件的长度（对于用Gleeble 1500动态热一力学模拟试验机测试CCT 图时，长度是指圆柱体试样的直径）将发生变化，并符合下列关系：•式中－试样加热或冷却时全膨胀量。
－相变体积效应引起的长度变化量。
－温度变化引起的长度变化量。
(α为金属的热膨胀系数，ΔT为温度变化量）。
V TL L L ∆=∆+∆L∆V L ∆TL ∆T L T α∆=⨯∆•当冷却过程中不发生相变时，，因此，即ΔL随温度变化成线性变化。
当冷却过程中发生相变时，，因此，，ΔL偏离线性变化，反映在膨胀曲线上是发生转折，据此转折的切离点可以确定相变的开始温度。
当相变结束时，，因此，，ΔL随变化温度又成线性变化，从直线的开始点可以确定相变的终了温度。
•用热模拟方法测CCT 图时,用膨胀仪记录ΔL -t(膨胀量－时间）曲线，并记录T －t （温度－时间）曲线（或称温度曲线），如图1所示。
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。
51CrV4弹簧钢相变规律研究
51CrV4弹簧钢相变规律研究罗迪强;赖朝彬;彭园龙;谢飞鸣;王艳林;章庆【摘要】The static continuous cooling transformation (CCT) curves were measured using thermal expansion method in a Gleeble-3800 thermo-mechanical simulator for 51CrV4 steel. The expansion curves of supercooled a ustenite during continuous cooling under different cooling rate were determined. With metallographic microhardness method, the effect of different cooling rate on microstructure and performance of51CrV4 steel was analyzed. The results show that the phases resulted from the cooling transformation are ferrite and pearlite with the cooling at0.5 ℃/s. With the cooling rate at 1 ℃/s, the bainite is obtained. The cooling rate region for getting martensite is between 2 to 30 ℃/s. When cooling rate is up to 12 ℃/s, the product of the cooling transformation is only martensite.%利用Gleeble-3800热模拟机研究51CrV4弹簧钢过冷奥氏体连续转变规律，采用热膨胀法测定其相变临界点，同时测定51CrV4钢过冷奥氏体在不同冷却速度下连续转变时的膨胀曲线，绘制其静态连续冷却转变（CCT）曲线.结合金相-显微硬度法，分析不同冷却速度对51CrV4钢组织性能的影响.结果表明：冷却速度为0.5℃/s 时，冷却转变的产物为铁素体和珠光体；当冷速增加，达到1℃/s 后，贝氏体开始生成；马氏体转变冷速区间为2~30℃/s；当冷却速度超过12℃/s后，冷却产物只有马氏体.【期刊名称】《有色金属科学与工程》【年(卷),期】2016(007)005【总页数】6页(P61-66)【关键词】51CrV4弹簧钢;过冷奥氏体;CCT曲线;组织性能【作者】罗迪强;赖朝彬;彭园龙;谢飞鸣;王艳林;章庆【作者单位】江西理工大学冶金与化学工程学院，江西赣州 341000;江西理工大学冶金与化学工程学院，江西赣州 341000;江西理工大学冶金与化学工程学院，江西赣州 341000;方大特钢科技股份有限公司，南昌 330012;方大特钢科技股份有限公司，南昌 330012;方大特钢科技股份有限公司，南昌 330012【正文语种】中文【中图分类】TG142.41弹簧钢是一种重要的机械设备基础零件制造材料，主要用于汽车、铁路车辆、轨道扣件、拖拉机、农用车等诸多领域［1-3］.其中，51CrV4弹簧钢是国内市场需求量较大的品种［4］之一.在弹簧钢的生产过程中，掌握弹簧钢热加工过程中的组织变化是研究弹簧钢采用控冷控轧工艺、实现晶粒细化的基础［5-6］，同时对于优化产品质量有着至关重要的作用.近年来，吴华林等［7］研究Nb-V复合微合金化对60Si2CrVAT连续冷却转变过程的影响；崔娟等［8］针对控轧控冷工艺对弹簧钢60Si2MnA影响展开相关试验工作；肖金福等［9］在不同变形温度对弹簧钢55SiCrA力学性能的影响做了有关分析.此外，众多国内外学者［10-14］也研究不同的冷却速度对于55SiCr、60Si2Mn、65Mn等弹簧钢组织性能的影响.但关于51CrV4弹簧钢过冷奥氏体连续冷却转变研究的相关报道较少，对该牌号钢种轧制及热处理工艺提供的理论基础指导尚有不足.鉴于此，文中以51CrV4弹簧钢为研究对象，通过在Gleeble-3800热模拟机上进行热膨胀试验，对完全奥氏体化后的51CrV4钢的组织演变规律进行研究，并绘制其过冷奥氏体静态连续冷却转变（CCT）曲线，分析该曲线能够了解51CrV4钢种在不同冷却速度下开始相变的温度以及相变后组织.通过分析试样在不同冷却速度下的组织特征，研究51CrV4钢组织与性能之间的科学关系，为控轧控冷和热处理工艺提供理论指导与技术依据［6］.1.1 实验材料试样取自某钢厂生产的51CrV4弹簧钢热轧态，其化学成分见表1.在Gleeble-3800热模拟机上进行热膨胀试验，试样最终加工成长71 mm、直径6 mm的圆柱样，如图1所示.1.2 试验方法试验采用热膨胀法在Gleeble-3800热模拟机上测定51CrV4钢的静态连续冷却转变曲线.在过冷奥氏体冷却相变规律研究中，根据弹簧钢现场生产特点，设计热膨胀试验方案如图2所示.在真空状态下，将51CrV4钢试样以10℃/s的加热速率加热到900℃，模拟奥氏体完全再结晶区域轧制，保温300 s，使其充分奥氏体化，然后以不同的冷却速率（0.5、0.8、1、2、3、5、7、10、12、15、20、25、30℃/s）冷却至室温.将冷却后的试样切割，用不同粒度的砂纸和抛光膏将试样打磨抛光后截取成金相试样，后用4%硝酸酒精溶液腐蚀，采用莱卡DMILM型金相显微镜和ZEISS UITRA 55型扫描电子显微镜（SEM）观察组织形貌并拍摄图片，同时用FM700-ARS900全自动显微硬度计测定其在不同冷速下的硬度［15-17］.试验过程中记录时间-温度-膨胀量的关系，得到51CrV4钢试样的膨胀曲线，再结合试样的组织与硬度分析，绘制出51CrV4钢的静态CCT曲线图.2.1 51CrV4相变临界点51CrV4钢相变临界点测定按照《钢的临界点测定方法（膨胀法）》（YB/T 5127-93）［18］进行，测定结果为Ac3=831℃，Ac1=771℃；马氏体开始转变温度点M s=323℃.2.2 不同冷却速度下的显微组织通过分析热模拟机测得51CrV4连续冷却转变试验的膨胀曲线，可以得出奥氏体转变产物的类型和转变开始及结束温度.51CrV4钢在不同冷却速度下的金相显微组织如图3所示.从图3（a）～图3（c）中可以看出，当冷却速度为0.5℃/s时，51CrV4钢的组织为珠光体（黑色部分）和少量铁素体（灰白部分）；当冷速为1℃/s时，贝氏体开始生成，铁素体含量逐渐减少.从图3（d）可以看出，当冷速达到2℃/s时，开始生成马氏体组织，并且在此冷速之前，珠光体含量逐渐降低；冷速在1～12℃/s区间时，为贝氏体转变区，其中，在7℃/s时，贝氏体含量达到最大值，到达12℃/s后，贝氏体含量趋于微量；当冷速在12℃/s以上时（图3（h）～图3（i）），组织全部转变为马氏体.图4所示为51CrV4钢在不同冷却速度下扫描电镜（SEM）照片.通过SEM微观组织照片可知，在珠光体转变冷速区0.5～2℃/s（图4（a）～图4（c））内，随着冷速的增大，珠光体逐渐由粒状珠光体向片层状珠光体转变.在贝氏体转变冷速区，形成如图4（d）所示羽毛状贝氏体.同时从图5（e）、5（f）可以看出，冷却速度在12～30℃/s时，马氏体组织随着冷却速度的增大而细化，主要原因是因为随着冷速的增大，变形奥氏体的稳定性增强，推迟了相变的发生，使得奥氏体在较低温度下分解，从而得到细小的马氏体组织.2.3 不同冷却速度下显微硬度图5所示为不同冷却速度下51CrV4钢试样的显微硬度值.由图5可知，随着冷却速度的增加，51CrV4钢组织的硬度也增加.室温下，铁素体组织是体心立方结构，奥氏体是面心立方结构，铁素体组织的强度、硬度高于奥氏体，珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物，强度和硬度又高于铁素体组织，贝氏体是介于扩散性珠光体转变和非扩散性马氏体转变之间的一种中间转变产物，其强度、硬度高于珠光体，低于马氏体组织［19］.当冷速由0.5℃/s增加到1℃/s时，组织的硬度由351 HV增加到394 HV.冷速由2℃/s增加到5℃/s时，组织硬度显著增加，这是由于发生中温贝氏体转变.贝氏体转变属于半扩散型相变，当冷速加快至贝氏体转变区时，组织中的碳来不及扩散，导致固溶在奥氏体中的碳含量增加，使得组织转变成贝氏体时，显微硬度增加明显.在冷速为12℃/s时，组织硬度达到738 HV；冷速大于12℃/s后，51CrV4钢的组织硬度值变化趋于平缓，这是由于该冷速范围内组织已完全转变为马氏体；当冷速达到30℃/s时，组织的硬度最大为808 HV.各冷速下的硬度值均在300 HV以上.2.4 CCT曲线的绘制根据YB/T 5128-93《钢的连续冷却转变曲线图的测定方法（膨胀法）》，结合Gleeble-3800测定的热膨胀曲线，应用Origin8.5软件，将试验测得各个相变点温度和维氏硬度添加到连续冷却转变曲线上，将相变点用一条光滑的曲线连接，并标上Ac1和Ac3以及M s，在相应的区间标注出组织名称，即可得到51CrV4钢的CCT曲线，如图6所示.图6中，每条冷却曲线下方的数字表示的是其对应的冷却速度和组织硬度.由图6可知，在900℃下模拟轧制工艺后，作为亚共析钢，51CrV4钢的CCT曲线上存在铁素体析出区、珠光体转变区、贝氏体转变区和马氏体转变区. 51CrV4钢在0.5～30℃/s的冷速范围内的相变产物为铁素体（F）、珠光体（P）、贝氏体（B）和马氏体（M）.随着冷却速度的增加，奥氏体分解的过冷度增加，相变结束点下移.扩散型铁素体转变受到合金元素的影响，只有在冷速很低时析出.珠光体转变温度在643～707℃左右，半扩散型贝氏体转变温度在470～589℃左右，随着冷速增加转变温度逐渐降低.当冷速达到2℃/s时，出现马氏体组织，此时显微硬度明显增加.当冷速大于12℃/s后，组织全部为马氏体，非扩散型马氏体转变开始温度在323℃，最终显微硬度达到808 HV.表 2所列为不同冷却速度下51CrV4钢的相变温度及维氏硬度表.结合现场产品实际情况，图7所示为51CrV4钢的热轧态原始组织，从图7中可以看出，其原始组织包括占多数的珠光体和铁素体.因此在实际生产51CrV4弹簧钢时，为了得到强韧性高、性能优良、珠光体含量较高的产品，热轧过后应该采用缓冷措施，如在热轧后的产品上方加保温罩等.1）51CrV4钢相变临界点Ac3=831℃，Ac1=771℃；马氏体开始转变温度点Ms=323℃；2）51CrV4钢连续冷却转变曲线上存在铁素体析出区、珠光体转变区、贝氏体转变区及马氏体转变区.其中，珠光体的转变温度区为643～707℃.各冷速下的硬度值均在300 HV以上，组织的硬度最大值为808 HV；3）在实际生产51CrV4弹簧钢时，应该采用缓冷措施，以便得到强韧性高、性能优良、珠光体含量较高的产品.【相关文献】［1］徐德祥，尹钟大.高强度弹簧钢的发展现状和趋势［J］.钢铁，2004，39（1）:67-71.［2］史显波，赵连玉，王威，等.几种高速列车用弹簧钢的脱碳敏感性［J］.材料热处理学报，2013，34（7）:47-52.［3］刘延强，王丽君，胡晓军，等.国内外超低氧弹簧钢生产工艺比较［J］.钢铁研究学报，2012，24（12）:1-5.［4］欧阳志，陈明，朱亲江，等.51CrV4弹簧钢热处理工艺及性能研究［J］.江西冶金，2012，32（5）:8-10.［5］朱应波.国外弹簧钢生产技术［M］.北京：冶金工业出版社，1993.［6］王有铭，李曼云，韦光.钢材的控制轧制和控制冷却［M］.北京:冶金工业出版社，1995. ［7］吴华林，王福明，李长荣，等.Nb-V复合弹簧钢60Si2CrVAT过冷奥氏体连续冷却转变［J］.北京科技大学学报，2011，33（12）:1463-1470.［8］CUI J，LIU Y Z，HUI P，et al.Reheating austenitizing temperature of spring steel60Si2MnA for railway［J］.Journal of Iron&Steel Research International，2008，15（6）:62-67.［9］肖金福，刘雅政，孙小军，等.变形温度对弹簧钢55SiCrA组织和性能的影响［J］.特殊钢，2010，31（2）:60-62.［10］刘虎，孔祥华，孙彦辉，等.弹簧钢55SiCrA过冷奥氏体动态连续冷却转变［J］.材料热处理学报，2011，32（7）:73-77.［11］李炜新.冷却速度对65Mn钢过冷奥氏体组织转变的影响［J］.热加工工艺，2008，37（10）:76-77.［12］ZHANG C L，LIU Y Z，ZHOU L Y，et al.Effects of TMCP parameters on the microstructure and mechanical properties of Nb-Bearing spring steel［J］.Journal of Iron&Steel Research，2011（增刊1）:581-584.［13］LEE J L，WANG S C，CHENG G H.Transformation processes and products for C-Mn steels during continuous cooling［J］.Materials Science&Technology，1989，5（7）:674-681.［14］吴良芹.连续冷却对60Si2Mn钢组织性能的影响［J］.材料科学与工程学报，2014，32（5）:712-715.［15］WANG B X，JIANG Y T，XU X D，et al.Effect of austenite deformation on continuous cooling transformation microstructures for 22CrSH gear steel［J］.Journal of Iron&Steel Research International，2007，14（1）:69-73.［16］张黄强.合金钢CCT曲线研究［D］.武汉:武汉科技大学，2008.［17］O JHA S，M ISHRA N S，J HA B K.Effect of cooling rate on the microstructure and mechanical properties of a C-Mn-Cr-B steel［J］. Bulletin of Materials Science，2015，38（2）:531-536.［18］花桂泰，杨胜蓉.YB/T5127-93钢的临界点测定方法（膨胀法）［M］.北京:中国标准出版社，1997.［19］崔忠圻，覃耀春.金属学与热处理［M］.北京:机械工业出版社，2007.。
钢连续冷却转变图CCT曲线
实验目的
? 1．了解钢的连续冷却转变图的测量方法 特别是热膨胀法的原理与步骤；
? 2. 利用热模拟仪观察钢在加热及冷却中 的相变并测量临界点；
基本原理：
? 钢中相的密度顺序是： 马氏体<铁素体<珠光体<奥氏体
40CrMoA钢CCT曲线
共Hale Waihona Puke 钢CCT曲线图亚共析钢（含碳 0.19%）CCT曲线
过共析钢（含碳1.03%）CCT 曲线图
三. 实验设备及材料
? 1． Gleeble3500热模拟机 ? 2 1CrMn钢
实验结果与分析：
? 1.画出热膨胀曲线（ x轴温度， y轴膨胀 量），根据实验曲线确定不同冷却速度 下的相变开始温度、结束温度。
? 2.汇合3组数据（1至3组为一种，4至6为 另一种），绘在“时间对数x-温度y”的 坐标中，标出转变温度，相应曲线的冷 却速度，得到钢的连续冷却曲线图
思考题
? 本次实验样品与上次高温拉伸样品的区 别是什么?
钢连续冷却转变图(CCT曲线
实验目的
1．了解钢的连续冷却转变图的测量方法 特别是热膨胀法的原理与步骤；
2. 利用热模拟仪观察钢在加热及冷却中 的相变并测量临界点；
基本原理：
钢中相的密度顺序是： 马氏体<铁素体<珠光体<奥氏体
40CrMoA钢CCT曲线
共析钢CCT共析钢（含碳1.03%）CCT 曲线图
三. 实验设备及材料
1． Gleeble3500热模拟机 2 1CrMn钢
实验结果与分析：
1.画出热膨胀曲线（x轴温度，y轴膨胀 量），根据实验曲线确定不同冷却速度 下的相变开始温度、结束温度。
2.汇合3组数据（1至3组为一种，4至6为 另一种），绘在“时间对数x-温度y” 的 坐标中，标出转变温度，相应曲线的冷 却速度，得到钢的连续冷却曲线图
思考题
本次实验样品与上次高温拉伸样品的区 别是什么?
07MnNiMoVDR连续冷却过程相变行为研究
２ 。随着 冷速 的增 加 ， ａ 晶粒 尺寸减 小 ， 晶界粗 糙 、 模 糊 、 连续 ， 素体 晶 内可 见稀疏 黑色 点状蚀 刻 区 ， 不 铁 出现准多边形 铁素体 （ Ｆ ， 图 ２ 。 Ｑ ）见 ｂ
发 生铁 素体溶 解 ， 光体 转变 为奥 氏体 和马 氏体 转 珠 变 为铁素 体相 的过程将 伴 随体积 的收缩 ； 凡发 生铁 素体 析 出、 氏体分解 为珠 光体 或 马氏体 的过程 都 奥 将伴 随着体积膨 胀…。通 过原 料 加 工 成 １ ｍ Ｘ １ ｍ的 圆 柱 形 试 ０ｍ ５ｍ 样 ， ＭＭＳ ２ ０热模 拟 机 上 进 行 连 续冷 却 转 变 试 在 一０
验 。在测定 动 态 Ｃ Ｔ时 ， 样经 过加 热保 温后冷 却 Ｃ 试
至 ９０ｏ 均热 １ ， 经 过 ６ ％的变形 ， ０ Ｃ ０Ｓ再 ０ 变形 速率 １ ０
中图分类号 ：Ｇ１ １ Ｔ １． ５ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ４ ４ ２ （０ ０ ０ — ０ ５ ０ １０ — ６０ ２ １ ）５ ０ ３ — ２
１ 前
言
将 试 样 沿轴 向线 切 割 ， 抛光 后 用 ４ 经 ％的硝 酸
酒精 溶 液腐 蚀 ， 观察 热 电偶 附 近 的金相 组 织 ， 同时
第３卷 第５ ２ 期
２ １ 年 １ 月 ００ Ｏ
高Nb微合金钢连续冷却转变行为的研究
壁坌
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连 续 冷却 转 变 （ Ｃ Ｃ Ｔ ） 曲线 测 定在 Ｇｌ ｅ ｅ ｂ ｌ ｅ 一
３ ５ ０ ０热模 拟试验机 上进行 ，实验方案如 下 ：
１ ）未变形 Ｃ Ｃ Ｔ实验 。将试样 以 １ Ｏ℃／ ｓ 加热
１ 实验材 料与方法
实验钢 由真空感应熔 炼炉熔炼 ， 真 空铸锭 。铸 锭经锻造 后轧制成Ｏ１ ２ Ｉ ｎ ｉ Ｔ ｌ 的钢 棒 ， 其化学 成分见
表 １ 。为 了使钢 中的 Ｎｂ能够较 充分溶解 ，对钢棒 进行 了预处理 。其工艺 为将 钢棒加热 到 １ ２ ５ ０ ℃，
粒 ［ ２ ￣ １ ９同时还可 以扩 大未再 结 晶区温 度范 围 ，增 大精 轧过程 中的总压下 量， 实现 在较 高温度 区的轧 制 ，细化 相变 组织 ［ ５ － ６ ］ ９从而 降低 轧制力及 对轧 制 设备能力 的要 求 ，降低 轧制成本 。另外 ，固溶 Ｎｂ 还 可 以显著 抑制铁 素体／ 珠光 体转变 ，促进 针状 铁 素体 的形成 ，从而 降低 （ 甚至替代 ）Ｍｏ的添 加 量 ，降低合金成本 。目前 已成功 开发 出 Ｎｂ含 量达
关 键 词 ：Ｎｂ微 合 金 钢 ；Ｃ Ｃ Ｔ曲线 ；变 形 ；弛 豫
中图分类号 ：Ｔ Ｇ１ ４ ２ ． １
文献标识码 ：Ａ
ＤＯｌ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ７ — ７ ９ １ Ｘ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ３ ． ０ ０ ２
０ 引言
Ｎｂ是微合 金钢重 要的一种微 合金元素 ，增加 钢 中的 Ｎｂ添加 量 ，未溶 的 Ｎｂ析 出物可 以钉 扎 晶 界 ，抑制奥 氏体 晶粒粗 化 …。固溶 Ｈｂ的固溶拖 曳
实验一 钢连续冷却转变图 (CCT曲线) 的测定
材料加工测定实验一钢连续冷却转变图（CCT曲线）的测定一．实验目的1．了解钢的连续冷却转变图的概念及其应用；2．了解钢的连续冷却转变图的测量方法特别是热膨胀法的原理与步骤；3．利用热模拟仪观察钢在加热及冷却中的相变并测量临界点；4．建立钢的连续冷却转变图（CCT曲线）。
二．实验原理当材料在加热或冷却过程中发生相变时，若高温组织及其转变产物具有不同的比容和膨胀系数，则由于相变引起的体积效应叠加在膨胀曲线上，破坏了膨胀量与温度间的线性关系，从而可以根据热膨胀曲线上所显示的变化点来确定相变温度。
这种根据试样长度的变化研究材料内部组织的变化规律的称为热膨胀法（膨胀分析）。
长期以来，热膨胀法已成为材料研究中常用的方法之一。
通过膨胀曲线分析，可以测定相变温度和相变动力学曲线。
钢的密度与热处理所得到的显微组织有关。
钢中膨胀系数由大到小的顺序为：奥氏体〉铁素体〉珠光体〉上、下贝氏体〉马氏体；比容则相反，其顺序是：马氏体〉铁素体〉珠光体〉奥氏体〉碳化物（但铬和钒的碳化物比容大于奥氏体。
从钢的热膨胀特性可知，当碳钢加热或冷却过程中发生一级相变时，钢的体积将发生突变。
过冷奥氏体转变为铁素体、珠光体或马氏体时，钢的体积将膨胀；反之，钢的体积将收缩。
冷却速度不同，相变温度不同。
图1-1为40CrMoA钢冷却时的膨胀曲线。
不同的钢有不同的热膨胀曲线。
图1-1 40CrMoA钢冷却时的膨胀曲线连续钢连续冷却转变(Continuous Cooling Transformation)曲线图，简称CCT 曲线，系统地表示冷却速度对钢的相变开始点、相变进行速度和组织的影响情况。
钢的一般热处理、形变热处理、热轧以及焊接等生产工艺，均是在连续冷却的状态下发生相变的。
因此CCT曲线与实际生产条件相当近似，所以它是制定工艺时的有用参考资料。
根据连续冷却转变曲线，可以选择最适当的工艺规范，从而得到恰好的组织，达到提高强度和塑性以及防止焊接裂纹的产生等。
X100管线钢的连续冷却转变
Ｔｅ ｐ ｒ ｔｒ ℃ ｍ ｅａｕｅ／
观察 分 析 表 明 ， 验 钢 Ｘｌ Ｏ在 ｏ ０ ～ １ ｏ ｓ 实 Ｏ ． ５ ２ ℃／ 的冷却 范 围 内 ， 形 成 的不 同组 织 结 构 的基 本 特 征 如 所
表 ４所 示 。
图 ２ 冷 速 为 １ ／ 时 的 △ Ｔ 曲线 ℃ ｓ
４ ０ 。 用 此 种 方 法 ， 确 定 的 实 验 钢 Ｘ１ ０ 临 界 ℃ 采 ８ 所 ０的
２ ２ Ｃ Ｔ曲线 的建立 ． Ｃ 将 所 测定 的不 同 的冷却 速率 下 的相 变 温度 （ ２ 表 ） 标 注在 温 度 （ ） 时 间 （） 标 系 中 ， Ｔ和 ￡坐 分别 将 转 变开 始 点和转 变 终 了点连 接起 来 ， 以金 相 法 和硬 度 法 的实 并
ｌ ｇ ｎａ ｅ ｒｔ ｙ ｏ ｌｆ ｒ ｉｅ；ＧＦ— ａ ｌｒ ｆ ｒ ｉｅ； — ｉ ｔ ｅ ｒ ｉ ；Ｍ — ａ ｔ ｎ ｉｅ Ｇｒ ｎｕ ａ ｅ ｒ ｔ ＢＦ Ｂａｎｉｅ ｆ ｒ ｔｅ Ｍ ｒ ｅ ｓｔ
点， 可确定 相 变 过程 的临 界温 度 。冷 却 速率 为０ １ ｓ ． ℃／ 和 １ ｓ △ Ｔ 曲 线 如 图 １和 图 ２所 示 ， ℃／ 的 由此 可 以 确定 冷却 速 率为 ０ １ ｓ时相 应 的相 变温 度 为 ６ ０ ． ℃／ ２ ～ ５０ ； ５ ℃ 冷却 速 率 为 １ ｓ时相 应 的相 变 温度 为 ６ ０ ℃／ ８ ～
验 结 果加 以校 正 ， 即获 得 实 验 钢 Ｘｌ Ｏ的 连 续 冷 却 转 Ｏ
变 图（ Ｃ 曲线 ） 图 ３ 示 。 Ｃ Ｔ 如 所
Ｔｅ ｅ ａ ｕ ｅ／℃ ｍｐ ｒ ｔ ｒ
图 １ 冷 速 为 ０ １ ／ 时 的 △ＬＴ 曲线 ．℃ ｓ －
Gleeble测定钢的CCT连续冷却转变曲线
Gleeble测定钢的CCT连续冷却转变曲线2009-6-81.设备简介T实验• 2.1 软件简介• 2.2试样组装• 2.3观察实验过程• 2.4 实验结果分析3.相变取点的方法1.设备简介•Dynamic Systems Inc.（DSI）50年来一直在热模拟技术开发方面处于世界领先地位。
其最著名的是GLEEBLE热模拟机。
•该热模拟机为冶金领域的科研开发提供了一种高效的手段。
它可用于连铸、固液两相区加工、热加工、CCT/TTT，热处理包括板带连续退火及焊接工艺过程模拟研究。
•通过热模拟、新材料的开发和冶金过程工艺的改进可在实验室内进行，并可将结果直接应用到现场生产中。
这将大大地降低了新材料、新工艺开发的成本，并提高了效率，缩短了新产品、新技术开发的周期。
⒉CCT实验•Gleeble1500D热模拟机可以测定连续冷却转变曲线，从而确定在不同的热处理工艺下微观组织变化的情况。
2.1软件简介•DSI开发了一种软件包，用在WINDOWS下，允许使用者设计连续冷却转变曲线。
这个程序被称为连续冷却转变曲线设计软件（CCT）。
•CCT驱动程序在QUIKSIM软件中编制，实验开始时运行即可，例：实验的冷却速度为10度/秒,加热速度为20度/秒，奥氏体化温度为950度，保温1分后开始冷却。
2.2 试样组装•将试样先用热电偶焊丝用微型焊接机焊好，热电偶焊丝用于测量所需的实验参数，然后用铜制夹头夹好试样，放入实验机内，再用卡具卡紧，最后拧紧固定，以保证加热时接触良好、导电稳定，再用CCT膨胀仪卡住试样中心大加热部位，最后启动QICKSIM下已编好的CCT程序，运行实验。
•因采用电阻加热，试样表面的温度和样品中心的温度可达到一致，且加热能力强；这种在快速加热和冷却条件下仍能保持试样横截面的均温特性使得Gleeble 在相变测试中更为准确和容易地测量相转变点，绘制CCT曲线。
2.3 观察实验过程•实验运行前要对膨胀量进行归零处理，为防止加热过程中氧化铁皮的生成，要进行抽真空处理。
细晶高强IF钢连续冷却相变的研究
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｉｎｅ—ｇｒａｉｎ ａｎｄ ｈｉｇｈ－ｓｔｒｅｎｇｔｈ ＩＦ ｓｔｅｅｌ；ｔｈｅｒｍａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｃｏｏｌｉｎｇ ｒａｔｅ；ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ
由于汽车车体零件多采用冲压成形，塑性是 冷轧汽车钢板的重要性能．因此．具有强度和塑 性综合优良性能的钢种成为高强度钢板的发展趋 势㈣。
度，从而增加形核驱动力，可以增加铁素体晶核的 错密度很小。由图３（ｂ）可看出铁素体晶粒内部的
数目，使晶粒得到细化；而且变形奥氏体经不同冷 位错，大量的位错缠结到一起形成位错团，晶界比
《热加工工艺》２００８年第３７卷第１６期
５１
万方数据
材料热处理技术二Ｍａｔｅｒｉａｌ＆Ｈｅａｔ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００２，（５）：！－７．
嘲 康永林．现代汽车板的质量控制与成形性［Ｍ】．北京：冶金 工业出版社．１９９９．１４．１６．
吲 Ｕｍｂｅ Ｔ．Ｍａｔｓｕｄａ Ｈ，Ｙｏｓｈｉｔａｋｅ Ａ，ｅｔ ａ１．Ｆｏｒｕｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＩＦ ｓｔｅｅｌｓ们．ＩＳＵ，２００４，（６）：
２００８年８月
图４ Ｎｂ（Ｃ，Ｎ）、ＮｂＣ形貌 Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ Ｎｂ（Ｃ，Ｎ），ＮｂＣ
（２）通过对显微组织的分析发现，在相同变形 条件下．随冷却速度的增大，铁素体晶粒得到细化。
（３）从透射电镜照片分析可知，随冷却速度的 增加，铁素体晶粒内部位错密度增高，晶粒内部有 Ｎｂ（Ｃ、№、ＮｂＣ析出。
５２
万方数据
Ｈｏｔ Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ２００８，Ｖ０１．３７，Ｎｏ．１６
12Cr2Mo1R钢相变规律研究
确定 奥 氏体 的各种相 变温度 。
相 变 开始 点 和 相 变 结束 点 的确 定 并无 统一 的
准则 ， 通 用 的方 法 有 切 线法 、 角切 法 、 极值法 、 平 均
法 。本 试验 采用 切线 法 ： 把热 膨胀 曲线 上 的纯 热膨
胀（ 或 纯冷 收缩 ） 的直 线段 延 长 ， 以 曲线开始 偏 离 的 位 置 即切 点 所 对应 的温 度作 为 相 变 点 ， 即临 界点 。 此法 的优点 是符 合金 属学 原理 ， 只是判 断相 变 温度 的位 置 很容 易受 观察 者 主观 因素 的影 响 ， 但 对工 业 应用 有足够 高 的准确 度 ， 使用 也很方便 。
化学成 分 （ 质 量分数 ） 见表 １ 。
表１ 试 验 钢 的 熔 炼 化 学 成 分 ％
Ｃ Ｓ ｉ Ｍｎ Ｐ Ｓ Ｃ ｒ Ｍｏ
氏体 ＞铁素体 ＞奥氏体＞碳化物 （ 但铬的碳化物 的 比容 ＞奥 氏体 ） 。 由此 可 知 ， 相 变 会 导致 体 积 的变
化 。在具 体 的操 作过 程 中 ， 扣除 温度 升 高带来 的体 积膨胀 后 的膨 胀量 ， 便 是相 变带来 的膨胀 量 。
试 验 中通 过测 量该 膨 胀量 ， 得 到 试样 在不 同冷 却 速 度条 件下 的膨胀 量一 温 度 曲线 ， 从 而得 出膨 胀
ｎ １ １ ｎ， ’ ｎ ４３ ｎ ｎ１ ４ ｎ０ ０ ４ ，１ ｎｑ Ｒ
验机 的实际能 力 ， 制定 如下方 案 ：
量 的畸变 开始 点 和终 止点 ， 从 其 变化 中得 出该 钢 种
的 。 和Ａ 温度 ， 并 确定 该 钢 种 在 不 同 的冷 却 速 度
静态 Ｃ Ｃ Ｔ曲线 测定 方案 ， 工 艺 为在 真空 状态 下 以ｌ ０ ｏ Ｃ ／ ｓ 的加 热速 度 加 热 到 １ ２ ０ ０℃ ， 保温 ５ ｍ ｉ ｎ ， 以１ ０℃／ ｓ 的冷 速冷却 到 ８ ２ ０℃， 保温３ ０ ｓ ， 然 后分 别
含钒中碳钢奥氏体的连续冷却相变
作者简 介 ： 超（ ９ ６ ， ， 任安 １ ７ ～） 男 博士在读 ， 工程师． 研究方 向： 型钢研制． － ａ ：ｎｈ ｏｅ （ １ ３ ｔｍ Ｅ ｍ ｉ ａ ｃａ ｒｎ ６ ．ｏ ｌ ￣
维普资讯
２
武汉工程职业技术学院学报
上 ， 坏 了膨 胀 量 与 温 度 间 的 线 性关 系 。因 此根 据 破
中的相 变规 律对 开 发 高强 度钢 以及 控制 其组 织 变 化 具有 重要 意 义 。为 此 ， 者 主要 研 究 在 中碳 钢 中 添 作
空 室 内 ， 成真 空态 ， 抽 防止 表 面 出现氧 化对 测量 膨胀 精 度 的 影 响 。将 试 样 以 １ ℃／ 的 速 度 加 热 到 Ｏ ｓ
１ ３ 试样 制 备 ．
加 ００ 一Ｏ １ （ ．８ ． ４ 质量分数 ， 同） 下 的钒 ， 测算其 奥 氏 体 化 温 度 ， 析 其 奥 氏体 的连 续 冷 却 转 变 分 （Ｃ ） Ｃ Ｔ 曲线及不 同冷却速率下 的金相组织和硬度 ，
对 该 钢 的不 同冷 速 下 所 对 应 的相 变 规 律 进行 探 讨 。
先将热电偶直接焊在试样上 ， 用于测 量和控制
模 拟 过程 中试样 的温度 。然 后 把试样 置 于封 闭 的真
收稿 日期 ：０ ８０ －８ ２０ － １０ 修 回日期 ：０ ８０ —８ ２０ —４２
与高温相（ 相） 比容差很大 ， 当发生转变时， 伴有相 转变引起 的体积效应 迭加在纯粹 的热胀 冷缩效应
１ ２ 试 验 工艺 ．
２ 试 验 结果 及 分 析
２ １ 试 验 钢相 变临 界点 的 测试 结果 ．
由图 １可见 ， 面一 条 曲线是 升 温过 程 测 量 的 上 Ｌ—Ｔ 曲线 ， 用来 确定 Ａｃ ｌ和 Ａｃ 变 临界 点 ， 下 ３相 而 面一 条 曲线是 降 温 过 程 测 量 的 Ｌ—Ｔ 曲线 ， 来 确 用 定 Ａｒ ｌ和 Ａｒ ３相变 临界 点 。依 据钢 的低 温相 （ 相 ） ａ
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钢静态连续冷却相变研究摘要随着经济的快速发展，市场对高品质弹簧扁钢的需求量越来越大。
50CrMnV A 钢在力学性能、气体含量、夹杂物、脱碳等方面的技术要求均高于常规弹簧钢，是典型的高技术含量和高附加值产品，兼有超高强度和和高塑型，在汽车，化工容器，重工业方面有很大的应用[1,2]。
它的自主供应和弹簧钢的极大需求，使得其在国家现有弹簧钢中显得尤为重要，是一种需求量很大的高潜力弹簧钢。
本文以中国第一汽车公司提供的50CrMnV A钢为研究对象，在Formastor-FII型全自动相变膨胀仪上进行了不同冷却速度的静态热模拟实验，采用热膨胀法与金相组织观察和硬度测量法相结合手段，利用orgin软件绘制了实验钢的静态连续冷却转变曲线，即静态CCT曲线，研究了实验钢在静态连续冷却相变过程中的显微组织演变规律。
研究结果表明：（1）该钢的CCT曲线相变区主要包括高温转变区、中温转变区和低温转变区三部分。
相变产物主要是铁素体、珠光体、贝氏体和马氏体。
而且随着冷却速度的提高，铁素体、珠光体和贝氏体相变的转变开始温度都降低。
（2）相变产物随冷却速度的改变而改变。
当冷却速度小于0.25℃/s时，实验钢的相变组织为珠光体和极少量的铁素体。
在0.5℃/s冷却速率下，显微组织为珠光体、贝氏体和极少量的铁素体。
当冷却速率达到0.75℃/s时，相变组织为珠光体和贝氏体。
当冷却速率为1~2℃/s时，相变组织为贝氏体和马氏体。
当冷却速度超过5℃/s时，相变组织为单一的马氏体组织。
（3）随着冷却速度的提高，实验钢的相变组织由铁素体+珠光体，逐渐过渡为珠光体+贝氏体，最后为单相马氏体组织，与此同时，其维氏硬度逐渐升高，数值逐渐由295升高到728。
关键词：弹簧钢；静态连续冷却相变；热模拟；显微组织The static thermal simulation analysis on continuous cooling phase transformation of the 50CrMnV A steelAbstractWith the rapid economic development, market demand for high-quality flat steel spring growing. 50CrMnV A technical requirements in the mechanical properties of steel, gas content, inclusions, and other aspects of decarbonization are higher than conventional spring steel, is typical of high-tech and high value-added products, and both high and ultra high strength plastic, in automotive, chemical containers, heavy industry has a lot of applications [1,2]. It is independent of supply and demand a great spring steel, so that it is particularly important in the existing national spring steel and is a great demand for high potential spring steel.In this paper, the first Chinese car company provides 50CrMnV A steel for the study, in Formastor-FII-automatic instrument for the expansion phase change on a static thermal simulation experiment with different cooling rates, the use of thermal expansion of the law and observe the microstructure and hardness measurements wears combined means of using software to draw the experimental steel orgin static continuous cooling transformation curve, namely static CCT curves of steel in static experiments studied the continuous cooling transformation process of microstructure evolution.The results show that:(1) CCT curve of the steel high-temperature phase transition region including the transition region, the temperature in the transition region and low transition region into three parts. Mainly transformation products of ferrite, pearlite, bainite and martensite. And with the increase of cooling rate, changing the starting temperature of ferrite, pearlite and bainite are reduced.(2) transformation products with a changed cooling rate is changed. When the cooling rate is less than 0.25 ℃/ s, the steel phase transformation experiments organization very small amount of pearlite and ferrite. At 0.5 ℃/ s cooling rate, the microstructure of pearlite, bainite, and very small amounts of ferrite. When the cooling rate reaches 0.75 ℃/ s, phase change pearlite and bainite. When the cooling rate of 1 ~ 2 ℃/ s, phase change bainite and martensite. When the cooling rate exceeds 5 ℃/ s, organized as a single variable phase martensite.(3) With the increase of cooling rate, the phase transition from the steel tissue experiments ferrite and pearlite, pearlite and bainite gradual transition to the final phase for the single martensite, while Vickers hardness gradually increased from the value gradually increased from 295 to 728.Keywords: spring steel; static continuous cooling transformation; thermal simulation; microstructure目录摘要 (II)Abstract (III)第1章绪论 (1)1.1弹簧钢的发展史 (1)1.1.1国外弹簧钢的发展历程 (1)1.1.2 国内弹簧钢的发展历程 (3)1.2 弹簧钢的生产工艺 (4)1.3 弹簧钢的分类 (6)1.4 钢的连续冷却相变 (6)1.4.1 珠光体转变 (7)1.4.2 马氏体转变 (8)1.4.3 贝氏体转变 (10)1.5 连续冷却转变曲线与热模拟试验技术 (11)1.5.1 连续冷却相变曲线的建立与分析 (11)1.5.2 热模拟试验技术 (13)1.6 本课题的研究目的、内容和意义 (14)第2章研究方法 (15)2.1 实验材料与方法 (15)2.1.1 实验材料 (15)2.1.2 实验方法 (16)2.2 实验设备及原理 (17)2.2.1 实验设备 (17)2.2.2 实验原理 (19)第3章实验结果与分析 (21)3.1 实验钢的静态连续冷却转变（CCT）曲线 (21)3.2 显微组织 (22)3.3实验钢的维氏硬度 (23)3.4 冷却速度对实验钢的显微组织和硬度的影响 (24)第4章结论 (26)参考文献 (27)致谢 (28)50CrMnV A钢静态连续冷却相变转变行为研究第1章绪论1.1弹簧钢的发展史1.1.1国外弹簧钢的发展历程国外合金弹簧钢生产起步较早，在生产设备、新工艺、新技术研究、产品质量控制等方面均比国内先进，如粗钢供应均采用大电炉或高炉—转炉流程，在用电炉做初炼炉时，对所用废钢进行精选，从而保证粗钢中的参与元素处于较低的水平；对电炉采用喷粉脱磷的无渣出钢技术；转炉钢进行真空除渣，以降低磷含量和防止氧化渣进入精炼炉；在LF精练的基础上采用RH真空脱气工艺；连铸坯断面尺寸普遍大于国内特钢厂，通过大的压缩比来改善或消除由铸造造成的部分缺陷，采用多级电磁搅拌，减少连续性偏析与锻造缺陷；采用轻压下、大直径辊强压下和连续锻压等液相穴压下技术减少偏析；在精整热处理方面，具有完善的精整热处理转杯和质量保证体系。
提高弹簧设计应力、减轻弹簧重量是弹簧的发展方向。
影响弹簧钢设计应力的两个主要因素是抗疲劳性能和抗弹减性能，新一代超高强度弹簧钢具有以下特征：①超高强度；②超高疲劳强度和耐腐蚀疲劳性能；③优良的抗弹减性能；④良好的经济性。
目前国外轿车螺旋悬挂弹簧已开始普遍采用设计应力为110~120kgf/mm2的新一代弹簧钢。