高Cr铁素体耐热钢连续冷却相变行为
高碳钢82b不同连续冷却条件下基体相变行为研究
第 42 卷 第 1 期
2020 年 2 月
东
冶
金
Vol.42 No.1
February 2020
Shandong Metallurgy
试验研究
高碳钢 82B 不同连续冷却条件下基体相变行为研究
王 海 宾 1，2
（1 河钢集团宣钢公司 技术中心，
0.003、0.002 mm 砂纸打磨，再经机械抛光，最后用
4% 硝酸酒精腐蚀，并用酒精烘干备用。利用光学
显微镜来观察试样组织，并用显微维氏硬度仪测定
维氏硬度。
筑、矿山支护等方面应用非常广泛，而且市场需求
量巨大。我国 2018 年预应力钢绞线年产量 567 万
t，2019 年预计产量达到 600 万 t。82B 轧制后不同
利枢纽、机场、城市轻轨及地铁、体育场馆、高层建
Ac3。然后将试样以 10 ℃/s 的速度加热至 1 200 ℃，
保温 5 min，保证试样完全奥氏体化；随后，以 5 ℃/s
的速度冷却至 900 ℃，保温 10 s，用以作为温度缓冲
区间，然后分别以不同的冷却速度冷至室温。试验
全程通入保护气体，防止在升温及降温时发生高温
王海宾
高碳钢 82B 不同连续冷却条件下基体相变行为研究
2020 年第 1 期
试样组织为珠光体、索氏体和少量的二次渗碳体。
和 724 ℃。
当冷却速度为 0.5 ℃/s 时，
组织仍为珠光体、
索氏体、
膨胀量/mm
图中可知，试验钢 82B 的 Ac1 和 Ac3 点分别为 700 ℃
0.55
少量的二次渗碳体，此时渗碳体含量减少。当冷却
河北 宣化 075100；
高铝铁素体耐热钢的相图计算与相变研究
摘 要由于奥氏体耐热钢的热传导率及成本问题，铁素体耐热钢成为了超超临界发电机组锅炉用钢的首要之选。
传统铁素体耐热钢主要依靠钢中Cr与O2生成的Cr2O3膜来提高其抗高温氧化性及其他性能，但在实际应用过程中发现，钢中添加过量Cr 会影响钢的高温蠕变性。
而在钢中加入Al元素后，所生成化合物作为增强第二相弥散在基体中，有利于高温蠕变性能的进一步提高。
因此，本文就主要以Al及改性添加剂Ni对钢组织及性能产生的具体影响进行了研究。
(1) 利用Thermo-Calc软件在已有T92钢的成分基础上进行成分的微调，微调主要集中在Al的添加及改性添加剂Ni含量的调整，从而设计出四组高铝钢。
通过对不同Al、Ni含量钢热力学平衡过程的模拟，研究了Al、Ni含量对钢平衡析出相及析出相组成的影响。
结果表明，Al、Ni含量变化对钢中M23C6型碳化物、Z相、σ相析出温度及析出量影响较大，对Laves相的析出温度及析出量影响较小；Al、Ni 含量变化对Laves相、M23C6型碳化物、Z相组成及组成含量影响较小，对σ相组成及组成含量具有较大影响。
(2) 利用材料相变分析仪对实验钢进行线膨胀测量，从而得出钢的相变温度，并对四组实验钢进行不同热处理工艺参数的制定，研究其加热过程及冷却、回火过程中的相变。
结果表明，实验钢的平衡相变温度随着Al元素的增加而升高；当钢中添加1w t%的Al元素，Ni含量由3.8w t%降低至1.4w t%后，钢中板条状马氏体组织全部变为针状马氏体组织。
(3) 利用Gleeble-3800热模拟机对实验钢进行等温恒应变速率热压缩实验，研究了Al、Ni含量及变形温度、应变速率对热变形行为、热变形激活能及本构方程的影响，得出四组实验钢的热激活能分别为531.825、458.873、492.812和430.874kJ/mol。
结果表明，同T92钢相比，Al的添加及Al含量的增大明显降低了铁素体耐热钢的加工难度。
《2024年12%Cr耐热钢微观组织与力学性能研究》范文
《12%Cr耐热钢微观组织与力学性能研究》篇一一、引言随着现代工业的飞速发展，耐热钢在高温环境下的应用变得越来越广泛。
12%Cr耐热钢作为其中一种重要材料，因其优良的高温力学性能和耐腐蚀性在许多领域中有着广泛的应用前景。
然而，对于其微观组织与力学性能的深入研究仍具有重要意义。
本文旨在通过实验研究和理论分析，深入探讨12%Cr耐热钢的微观组织与力学性能，为该材料的应用提供理论依据和实验支持。
二、实验材料与方法本研究所用的实验材料为12%Cr耐热钢。
在实验过程中，我们首先采用金相显微镜、透射电子显微镜等手段观察其微观组织结构，并运用X射线衍射仪分析其相组成。
在此基础上，通过拉伸试验、硬度测试等手段研究其力学性能。
三、微观组织研究（一）相组成通过X射线衍射仪的分析，我们发现12%Cr耐热钢主要由奥氏体相、铁素体相及少量的其他析出相组成。
其中，奥氏体相为主要的结构组成，对材料的力学性能具有重要影响。
（二）微观结构金相显微镜和透射电子显微镜的观察结果显示，12%Cr耐热钢的微观结构具有较高的晶粒密度和良好的晶界结构。
此外，我们还观察到了一些细小的析出物，这些析出物对材料的力学性能具有重要影响。
四、力学性能研究（一）拉伸性能拉伸试验结果表明，12%Cr耐热钢具有较高的抗拉强度和良好的塑性。
在高温环境下，其拉伸性能仍能保持较好的稳定性。
这主要得益于其优良的微观组织结构和相组成。
（二）硬度性能硬度测试结果表明，12%Cr耐热钢的硬度较高，且在不同温度下的硬度变化较小。
这表明该材料在高温环境下仍能保持较好的硬度性能。
五、结果与讨论（一）结果概述通过实验研究，我们得出以下结论：12%Cr耐热钢的微观组织主要由奥氏体相、铁素体相及其他析出相组成，具有较高的晶粒密度和良好的晶界结构。
在力学性能方面，该材料具有较高的抗拉强度、良好塑性及较高的硬度。
特别是在高温环境下，其力学性能仍能保持较好的稳定性。
（二）讨论与分析1. 微观组织对力学性能的影响：12%Cr耐热钢的优良力学性能主要得益于其良好的微观组织结构。
12Cr1MoV珠光体耐热钢连续冷却相变研究
12Cr1MoV珠光体耐热钢连续冷却相变研究李亚强;李莹莹;李川;韩宝臣;施进卿【期刊名称】《特殊钢》【年(卷),期】2024(45)3【摘要】采用热膨胀测试仪、激光共聚焦显微镜、显微硬度仪以及扫描电镜等手段,研究了12Cr1MoV珠光体耐热钢连续冷却相变,绘制了实验钢过冷奥氏体连续冷却转变(CCT)曲线,分析了冷却速率对冷却过程相变组织演变规律的影响。
结果表明,冷却速率为0.5~30℃/s时,实验钢CCT曲线中会出现铁素体、珠光体、贝氏体以及马氏体四个相变区域。
冷却速率为0.5~1℃/s时,转变产物由铁素体和珠光体组成;冷却速率为1.5~10℃/s时,转变产物主要是上贝氏体和铁素体;冷却速率为10~20℃/s,转变产物主要是上贝氏体、下贝氏体以及马氏体混合组织;冷却速率为30℃/s,转变产物主要由马氏体组成。
冷却速率为1.5~20℃/s时,过冷奥氏体转变组织出现上贝氏体,会导致材料机械性能下降,容易导致裂纹形成和扩展。
基于上述研究结果,提出降低12Cr1MoV钢连铸坯和热轧线下冷速措施,以减少上贝氏体组织,通过调整后棒材表面裂纹得到有效控制。
【总页数】6页(P85-90)【作者】李亚强;李莹莹;李川;韩宝臣;施进卿【作者单位】河北科技工程职业技术大学汽车工程系;河北科技工程职业技术大学河北省特种车辆改装技术创新中心;河北科技大学材料科学与工程学院;承德建龙特殊钢有限公司【正文语种】中文【中图分类】TG142.1【相关文献】1.珠光体耐热钢12Cr1MoV的焊接实践2.12Cr1MoV珠光体耐热钢长期服役中碳化物的变化及对性能的影响3.12Cr1MoV珠光体耐热钢的焊接工艺探讨4.珠光体耐热钢12Cr1MoV的瞬时液相扩散连接工艺5.SLD-MAGIC钢的连续冷却转变行为及珠光体相变动力学研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
【国家自然科学基金】_马氏体体积分数_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140801
2011年 序号 1 2 3 4 5 6
2011年 科研热词 透射电子显微镜 轴承钢球 表面形变 碳化物 残余应力 显微组织 推荐指数 1 1 1 1 1 1
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
科研热词 形状记忆合金 马氏体时效钢 马氏体体积分数 非调质钢 非热弹性马氏体相变 连续冷却转变(cct)曲线 贝氏体钢 细观本构模型 沉淀析出 本构方程 晶粒尺寸 显微结构 显微组织 彩色金相 形状记忆演化方程 形状记忆因子 应变 应力 唯像本构模型 nh-v复合微合金化 j_2 流动理论 dsc
推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
科研热词 推荐指数 阻尼性能 1 阻尼合金 1 铸造 1 铁素体不锈钢 1 退火温度 1 焊接热输入 1 热影响区 1 板条状δ 铁素体 1 显微组织 1 冲击韧性 1 免训练 1 shockley不全位错 1 femn合金 1 fe-mn-si-cr-ni形状记忆合金 1
2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
科研热词 高马氏体量双相钢 马氏体相变 预应变量 透射电镜 装甲钢 组织 相变诱发塑性 相变能 相变塑性 断裂特征 性能 应变诱发马氏体相变 应力诱发ε m fe-mn-si形状记忆合金
热轧带钢冷却过程中的相变模拟
热轧带钢冷却过程中的相变模拟热轧带钢是一种经过高温轧制的金属带材，其冷却过程中会发生相变。
相变是物质由一种状态转变为另一种状态的过程，它在材料的性质和微观结构上产生显著的变化。
热轧带钢冷却过程中的相变模拟可以帮助我们了解相变过程中的温度分布、组织演变以及力学性能的变化，从而优化制备工艺，提高产品质量。
热轧带钢冷却过程中的相变主要包括固溶相变、铁素体相变和贝氏体相变等。
固溶相变是指在固体内部发生的原子或分子的位置重新排列，使得固溶体的晶格结构发生改变。
固溶相变温度与合金成分、冷却速度等因素密切相关。
铁素体相变是指钢中的铁素体晶格结构在一定条件下发生转变，形成不同的铁素体类型。
贝氏体相变是钢中的铁素体通过高温下的变形和固溶处理引起的一种非等温相变。
为了模拟热轧带钢冷却过程中的相变，可以采用热力学模型和相变动力学模型结合的方法。
热力学模型可以用来预测固相和液相的存在区域，通过计算各相的浓度分布，可以确定相变过程中的温度和成分变化。
相变动力学模型可以用来描述相变的速率和机制，通过求解相变动力学方程组，可以得到相变过程中的组织演变和界面移动速度。
热力学模型常用的方法有相图预测法和计算热力学平衡法。
相图预测法通过构建合金相图，根据温度、成分和压力等参数，预测淬火过程中的固溶相变和铁素体相变。
计算热力学平衡法基于热力学平衡条件，利用计算热力学软件（如Thermo-Calc）进行计算，得到相变温度和相变前后的成分分布。
相变动力学模型常用的方法有相场模型和相变动力学模型。
相场模型是一种连续的描述相变界面演变的方法，通过求解相场方程，可以得到相变过程中的界面形貌和移动速度。
相变动力学模型基于相变的体积应变、扩散和表面扩散等物理机制，利用动力学方程描述相变过程，通过求解相变动力学方程组，可以得到相变过程中的组织演变和界面移动速度。
为了进行热轧带钢冷却过程中的相变模拟，需进行以下步骤：1.构建材料模型，确定材料的物理性质和热力学参数，如材料的热导率、比热容等。
X65MS管线钢连续冷却相变行为的研究
出现少量准多边形铁素体（见图2e）。当冷速提 高到5.0 °C/S时，珠光体组织基本消失，只剩下 多边形铁素体和准多边形铁素体，铁素体晶粒 尺寸愈加细小，准多边形铁素体分布在多边形 铁素体周围，形状不同于多边形铁素体，呈高 度的不规则，不连续，边界粗糙，凹凸不平 （见图2f）,从性能上看，准多边形铁素体的显 微组织有较高的强度水平及优异的塑性。当冷 速为7.0 ^/s时，出现部分针状铁素体，随着冷 速从7.0 P/s到30.0 °C/S逐渐增大，针状铁素体 的比例越来越多，多边形铁素体的比例越来越 少，当冷速为10.0 T/s时，多边形铁素体基本 消失，最终得到针状铁素体和准多边形铁素体 的复合组织。
◎技论S
高等级管线钢的开发及生产已成为微合金化 钢领域内一个比较活跃的研究方向，高等级管线 钢与传统管线钢相比除了要求具有高的屈服强 度、高韧性、小的包申格效应和良好的可焊接性 能外，并且对耐腐蚀性、抗氢致裂纹（HIC）、 抗硫应力致裂纹（SSC）提出了更高的要求。生 产该系列钢种除需要获得超低C、N、P、S的纯净 钢水外，轧制方面需要制定严格的控轧控冷工艺以 获得细化、匀质的针状舷体组织。该类钢种显微 组织复杂含有多种相变产物，在制定轧制工艺前, 测定钢的连续冷却转变曲线（CCT曲线）是非常 有必要的，它可以系统地展示过冷奥氏体在连续降 温过程中的相变开始温度、相变结束温度、相变进 行的组织的影响情况，翔定控 制轧制工艺的重要参考。本文利用LINSEIS相变 仪和光学显微镜等仪器，研究了 X65MS管线钢的 酸紬相变和组织演删律。
以0.2 °CJs加热到910 °C ,保温900 s,再分别
以 0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0、7.0、10.0、
15.0、20.0、30.0 t/s的速度冷却到室温，记 录冷却过程中膨胀量随温度的变化量，并绘制
铁道车辆用高强高耐候钢焊接连续冷却转变规律
铁道车辆用高强高耐候钢焊接连续冷却转变规律胡学文;张建;张海涛;闫军;潘红波;吴保桥;潘烁【摘要】以Cr质量分数为3.7％,4.5％的铁道车辆用高强高耐候钢为研究对象,在DIL805A热膨胀仪上进行焊接热影响区连续冷却转变实验,研究不同条件下实验钢组织转变与硬度变化的规律.结果表明:Cr质量分数为3.7％的1#实验钢发生了铁素体、珠光体、贝氏体与马氏体转变,而Cr质量分数为4.5％的2#实验钢只发生了贝氏体与马氏体转变;Cr质量分数从3.7％增加至4.5％时,实验钢相变点明显右移,铁素体和珠光体转变消失,且马氏体开始转变温度降低;同一条件下,2#实验钢硬度值较大,且在为10℃/s时由于V析出的影响出现波谷;1#实验钢在冷却速度≤0.5℃/s时可获得综合性能较好的组织,而2#实验钢需通过焊后热处理才能获得理想的组织.【期刊名称】《安徽工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(035)002【总页数】5页(P110-114)【关键词】铁道车辆;高强高耐候钢;连续冷却转变;焊接【作者】胡学文;张建;张海涛;闫军;潘红波;吴保桥;潘烁【作者单位】北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;马钢股份有限公司技术中心,安徽马鞍山243000;马钢股份有限公司技术中心,安徽马鞍山243000;安徽工业大学冶金工程学院,安徽马鞍山243002;安徽工业大学冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室,安徽马鞍山243002;安徽工业大学冶金工程与资源综合利用安徽省重点实验室,安徽马鞍山243002;安徽工业大学冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室,安徽马鞍山243002;安徽工业大学冶金工程与资源综合利用安徽省重点实验室,安徽马鞍山243002;马钢股份有限公司技术中心,安徽马鞍山243000;安徽工业大学冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室,安徽马鞍山243002;安徽工业大学冶金工程与资源综合利用安徽省重点实验室,安徽马鞍山243002【正文语种】中文【中图分类】TG142.1我国铁路已延伸到各种地域，铁路车辆运行的环境复杂、条件苛刻，故对铁路车辆用钢的性能要求较高[1]。
高Cr铁素体耐热钢时效过程中的组织演变与力学性能研究
６ ０ ℃ （ ｐ ｔ ０ ０ ） ０ ｕ ｏ ３ ０ ｈ ．Ｔｈ ｅ ｓ ｅｓｒ ｎ ｔ ｔ６ ０ ｃ ｕｄ ｂ ｎ ａ ｃ ｄ ｂ ｎ ｒ ａｅ ｏ ｉ ｈ ｄ ｉｉｎ ｏ ａ ｏ ． ｅｔｎ ｉ ｔｅ ｇｈ ａ ０ ℃ ｏ ｌ ｅｅ ｈ ｎ ｅ ｙ ｉｃ ｅ ｓ ｆＷ ｗｈｌ ｔ ｅ ａ ｄ ｔ ｆＣｏｃ ｎ ｎ ｔ ｌ ｅ ｏ
第２ ４卷 第 １ 期 １
２ ｌ 年 １ 月 ０１ １
广 东 电 力
ＧＵＡ ＮＧＤＯＮＧ ＬＥＣｎＵＣ Ｐ０Ｗ Ｅ Ｅ Ｒ
ＶＯ ． ４ ＮＯ １ １２ ． １ ＮＯ ． Ｏ １ Ｖ ２ １
高 Ｃｒ 素 体 耐 热钢 时效 过 程 中的 组 织演 变 与 铁 力 学性 能研 究
素体耐热钢在 室温和 ６ ０℃ 下的拉伸 强度随 时效 时间基本 不变 ；增加 耐热钢 中的 ｗ 含 量可 以提 高 时效 前后 的 ０
６ ０℃ 高温拉伸 强度 ，添加 Ｃ ０ ｏ则无显著影响 ；耐热钢的室温冲击功在 ５０ｈ的短 时时效后 快速 降低 ，随后逐 渐 ０ 趋 于稳定 ，加 Ｃ ｏ可以提 高该水平 ；Ｌ ｖｓ ａｅ 相的形成是耐热钢冲击功快速 降低 的主要原 因，其 向晶界的聚 集还 会
关键词 ：高 Ｃ 铁素体耐热钢 ；时效 ；力学性 能；组 织演变；Ｌ ｖ ｓ ｒ ａｅ 相
中 图分 类 号 ：Ｔ ４ ． ＧＩ２ ７ 文 献标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ ．９ Ｘ（ Ｏ １ １－０ ６０ ０ ７２ ０ ２ １） １０ ０ —５
00cr26mo4超级铁素体不锈钢的热变形行为
第 40卷第6 期 2019 年 12 月
特殊钢
SPECIAL STEEL
Voபைடு நூலகம். 40. No. 6 December 2019 • 7 •
00Cr26Mo4超 级 铁 素 体 不 锈 钢 的 热 变 形 行 为
新型高Cr铁素体耐热钢组织及相变过程的研究的开题报告
新型高Cr铁素体耐热钢组织及相变过程的研究的开题报告题目：新型高Cr铁素体耐热钢组织及相变过程的研究一、研究背景及意义高Cr铁素体耐热钢是一种具有高温强度和较好耐热性能的钢种，被广泛应用于航空航天、能源、化工等领域。
然而，传统高Cr铁素体耐热钢在高温下易产生相变和晶界脆化等问题，导致其抗拉强度和延伸率大幅下降，降低了其在高温环境下的应用价值。
因此，开展新型高Cr铁素体耐热钢组织及相变过程的研究具有重要的实际意义和理论价值，可以为其在高温环境下的应用提供技术支撑和理论指导，扩大其应用范围，推动相关领域的发展。
二、研究内容本研究旨在探究新型高Cr铁素体耐热钢的组织结构及其相变过程，具体包括以下研究内容：1. 制备新型高Cr铁素体耐热钢试样，并对其进行组织表征和显微结构分析。
2. 系统研究新型高Cr铁素体耐热钢在不同温度下的相变过程和相变机理，利用差热分析、扫描电镜等手段定量分析其相变热、孪生体分数和晶粒尺寸等指标。
3. 研究新型高Cr铁素体耐热钢的高温力学性能，在高温环境下进行抗拉强度测试、延伸率测试等试验，结合其组织结构和相变过程分析其高温力学性能变化规律及其影响因素。
三、研究方法本研究采用以下方法进行：1. 制备新型高Cr铁素体耐热钢试样：采用真空感应熔炼工艺制备新型高Cr铁素体耐热钢试样，并采用标准金相技术和扫描电镜等手段对其进行组织表征和显微结构分析。
2. 研究相变过程和相变机理：采用差热分析、金相显微镜和透射电镜等手段研究新型高Cr铁素体耐热钢的相变过程和相变机理。
3. 分析高温力学性能：通过抗拉强度试验、延伸率测试等方法，测试新型高Cr铁素体耐热钢在高温环境中的力学性能，并结合组织结构和相变过程进行分析。
四、预期成果1. 对新型高Cr铁素体耐热钢组织结构和相变过程进行了全面系统的研究，明确其相变机理和影响因素。
2. 揭示了新型高Cr铁素体耐热钢在高温环境下的高温力学性能变化规律及其影响因素，为其应用提供理论支持和技术指导。
T91铁素体耐热钢过冷奥氏体转变过程中临界冷却速度的研究
（ ｐ ｒ ｍ ｅ ｔｏ ｅ ａ ｌ ａ ｅ ｉｌＳ ｉ ｎ ｅ ｃ ｏ ｌｏ ａ ｅ ｉ ｌ ｃ ｅ ｃ ｎ １ Ｄｅ ａ ｔ ｎ ｆＭ ｔ ｌ ｃ Ｍ ｔ ｒ ａ ｃｅ ｃ ，Ｓ ｈ ｏ ｆＭ ｔ ｒａ ｉｎ ｅ ａ ｄ ｉ Ｓ
Ｅ ｇｎ ｅｉｇ ｉｎｉ ｉｅｓ ｙ ｉｎｉ ３ ０ ７ ， ｈｎ ；２Ｄｅ ａｔ ｎ ｆ ａｅｉｌ Ｓ ｉｎ ｅ ｎ ｉｅｒ ，Ｔ ａ ｉ Ｕｎｖ ｒｉ ，Ｔ ａ ｉ ０ ０ ２ Ｃ ｉａ ｐ ｒｍｅ ｔｏ ｔｒ ｓ ｃ ｃ ｎ ｎ ｔ ｎ Ｍ ａ ｅ
ａ ｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｎ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ，Ｐ ｎ ｄ ｎ ｓ ａ ｎ ｔ ｕ ｅ ｏ ｃ ｎ ｌ ｇ ，Ｐ ｎ ｄ ｎ ｓ ａ ６ ０ ０， ｅ ａ Ｃｈ ｎ ） ｉ ｇ ｉ ｇ ｈ ｎ Ｉ ｓ ｉ ｔ ｆＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｔ ｉ ｇ ｉ ｇ ｈ ｎ ４ ７ ０ Ｈ ｎ ｎ， ｉ ａ
氏 体 转 变 的上 临 界 冷 却 速 度 ； 冷却 速 度 介 于 ３ ９ ｍｉ 为 马 氏体 和 铁 素 体 的 混合 组 织 ， 却 速 度 为 ２ ｍｉ Ｔ９ 当 ￣ Ｋ／ ｎ时 冷 Ｋ／ ｎ时 １
钢 中不 存 在 马 氏体 转 变 ， 温 组 织 为 铁 素 体 ， ２ ｍｉ 以定 为 Ｔ９ 钢 奥 氏体 向马 氏体 转 变 的 下 临 界 冷 却 速 度 。 室 即 Ｋ／ ｎ可 １
Fe_9Cr合金在连续冷却过程中的奥氏体_铁素体相变动力学
张丽芳1，2 ，刘永长2天津商业大学理学院，天津( 1．300134;天津大学材料科学与工程学院现代连接技术天津市重点实验室，天津300072)2．摘要: 通过分析由高精度差分膨胀仪所记录的Fe-9Cr 合金试样在连续冷却过程中的膨胀曲线，获得了试样在奥氏体 ( γ) →铁素体( α) 转变过程中的相关动力学信息; 并进一步利用等时转变动力学模型拟合了Fe-9Cr 试样中铁素体转变体积分数随温度变化的试验曲线。
根据动力学参数的拟合结果得出: 晶核的形成主要是依靠母相中单个原子的热激活跃迁，而晶核的长大则是以原子的集体热激活跃迁为主。
关键词: 差分膨胀仪; Fe-9Cr 合金; 相变动力学模型中图分类号: TG111. 5文献标志码: A文章编号: 0254-6051(2012) 01-0029-05Au s t e n i t e-f e rr it e t r a n s f o r m a t ion kin e t ic s of Fe-9C r alloy du r in g co n t inu o u s coo lin gZHANG L i-f a n g1，2，LIU Y o n g-c h a n g2( 1．Sc h oo l of Sc i e n ce，T i a n ji n Un i v e r s i ty of C o mm e r ce，T i a n ji n 300134，Ch i n a; 2． Tianjin Key Lab of Advanced Jo i nt i n g T ec hn o l og y，Sc h oo l of M a t e r i a l s Sc i e n ce＆E n g i n ee r i n g，T i a n ji n Un i v e r s i ty，T i a n ji n 300072，C h i n a)Ab s tr ac t: A u s t e n i t e→f e rr i t e phase t r a n s f o r m a t i o n k i n e t i c i nf o r m a t i o n in Fe-9Cr a ll o y du r i n g co nt i nu o u s coo li n g was o bt a i n e d with th e a n a l y s i s of d il a t o m e t r i c c u r v es，wh i c h was recorded by h i g h-r eso l ut i o n d i ff e r e nt i a l d il a t o m e t e r． Furthermore，the e xp e r i m e nt a l curve of f e rr i t ef r ac t i o n v a r y i ng with temperature was fi tt e d by i soc h r o n a l phase t r a n s f o r m a t i o n k i n e t i c m o d e l．The f i tt i n g r es u l t s for k i n e t i c p a r a m e t e r s i nd i ca t e that the f o r m a t i o n of nu c l ea t i o n i s m a i n l y d e t e r m i n e d by a s i n g l e a t o m i c th e r m a l ac t i v a t i o nj ump in the m a t r i x，wh il e the gro wt h o f nu c l ea t i o n i s m a i n l y co nt r o ll e d by g r o up s of a t o m i c th e r m a l ac t i v a t i o n j ump．K e y w o r d s: d i ff e r e nt i a l d il a t o m e t e r; Fe-9Cr a ll o y; ph ase-t r a n s f o r m a t i o n k i n e t i c m o d e l通常认为铁基合金在连续冷却过程中所发生的奥氏体( γ) →铁素体( α) 转变都是通过形核和长大方式进行的。
35crmo钢热变形奥氏体连续冷却转变的研究
现代冶金
Modern Metallurgy
Vol. 47 No. 6 Dec. 2019
35CrMo钢热变形奥氏体连续冷却转变的研究
杨佳，曾海霞
（江阴兴澄特种钢铁有限公司，江苏江阴214432）
摘要：通过在热模拟试验机上进行动态热模拟试验，测定35CrMo冷镦钢在不同冷速下连续冷却转变的膨胀曲线， 再结合光学显微镜的微观组织观察，研究了过冷奥氏体连续冷却相变行为。实验结果表明：35CrMo钢在0. 05-0. 4 =/s冷却速度下的组织主要由铁素体+珠光体组成；当冷却速度为0. 5 = /s时出现贝氏体组织，随着冷却速度 的增加，贝氏体和珠光体含量逐渐增加;当冷却速度达到1. 0 = /s时，组织主要为少量铁素体+珠光体+贝氏体。
金相试样制法采用常规机械研磨、抛光的方法, 一方面进行维氏硬度测量，另一方面在4%的硝酸 酒精溶液中浸蚀10 s,经酒精擦拭、吹干后在金相显 微镜上进行组织观察$7%。
收稿日期：2019-04-22 作者简介：杨 佳（1974-），男，高级工程师。E-mail：yangjia@citicsteel. com
本文以膨胀法并结合金相分析法研究35CrMo 热变形奥氏体连续冷却转变行为$%。研究方法为在 Gleeble-3800热模拟试验机上进行过冷奥氏体连续 冷却转变行为，利用金相显微镜观察不同低冷速条 件下的组织形貌，探索控冷工艺对35CrMo组织的 影响，为高速线材轧制35CrMo钢的控冷工艺提供 参考&
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现代冶金
第47卷
逬 1050 °CX 10 min
时间/s 图2试验钢的热模拟过程
2试验结果及分析
2.1不同冷却速度下的显微组织形貌
高Cr铁素体耐热钢高温热循环过程的组织演化规律
高Cr铁素体耐热钢高温热循环过程的组织演化规律李会军;严毕玉;刘晨曦;刘永长;陈建国【摘要】为探究高Cr铁素体耐热钢高温热循环过程的组织演化规律,通过采用光镜与透射电镜显微组织分析方法,对高Cr铁素体耐热钢单次和二次高温热循环加热后基体组织和沉淀相的演变规律展开研究,从而为第4类裂纹萌生微观机制的研究提供试验依据.结果表明:高温热循环加热后,奥氏体相分数都随着峰值温度的增高呈现先增加后降低的趋势,在峰值温度1 100℃处达到最大;M23C6碳化物在峰值温度达1 100℃后全部溶解,而MX碳化物在峰值温度达1 300℃后才全部溶解,且MX的尺寸在不同热循环过程中基本保持不变;马氏体板条宽度随着峰值温度的升高而增加;沉淀相的溶解和δ-铁素体的形成对基体的硬度有明显影响.【期刊名称】《天津大学学报》【年(卷),期】2018(051)007【总页数】6页(P729-734)【关键词】高Cr铁素体耐热钢;高温热循环;组织演化;沉淀相【作者】李会军;严毕玉;刘晨曦;刘永长;陈建国【作者单位】天津大学材料科学与工程学院,天津300350;天津大学材料科学与工程学院,天津300350;天津大学材料科学与工程学院,天津300350;天津大学材料科学与工程学院,天津300350;天津大学材料科学与工程学院,天津300350【正文语种】中文【中图分类】TG113.19%～12%,Cr铁素体系耐热钢以其优良的综合性能被目前世界上高蒸汽参数发电机组广泛采用，其主要应用于超临界电厂锅炉的关键部位，比如水冷壁管、过热壁管、主蒸汽管道等，且日本、欧美等国将其作为发展新铁素体耐热钢的基准[1-4]．但在实际服役中，其往往发生过早失效现象，其焊接接头处容易产生裂纹，研究者将裂纹分为第1类裂纹、第2类裂纹、第3类裂纹、第4类裂纹这4类[5-7]．其中，第4类裂纹是高Cr铁素体耐热钢的突出问题，其不仅会显著降低焊接接头的蠕变寿命，而且其失效形式常常表现为一种脆性失效[8-9]．目前，国内外针对第4类裂纹断裂机理的研究主要集中在以下两个方面：一是采用有限元方法分析焊接接头热影响区的应力状态，研究应力状态对蠕变失效的影响，模拟蠕变损伤的演化，从而达到预测第4类型损伤的目的，即所谓的外部条件；二是集中于研究焊接接头热影响区的显微组织演化，从而找出第4类裂纹的断裂机制，即所谓的内部条件[10-12]．关于焊接接头热影响区显微组织变化，国外研究者发现高Cr铁素体耐热钢的服役前焊接接头热影响区基体组织被M23C6和MX碳化物钉扎，可以有效延缓蠕变过程[13]．然而，在高温服役条件下，高Cr铁素体耐热钢焊接接头热影响区原始组织中的M23C6和MX碳化物会粗化，从而恶化蠕变性能等[14-15]．目前针对高Cr铁素体耐热钢焊接接头处热影响区显微组织变化的报道大多集中于单次焊接接头热影响区原始组织的演化[10-15]．但在实际应用过程中，往往需要对较厚的高Cr铁素体耐热钢钢板进行两道次或多道次焊接．而后道焊缝对前道焊缝具有热处理的作用，相当于对前道焊缝进行一次正火处理，使得前道焊缝的组织发生演化[16]．而对高Cr铁素体耐热钢多道次焊接接头热影响区组织演化的研究报道则相对较少，因此对高Cr铁素体耐热钢多道次焊接接头热影响区组织演化的研究还是很有必要的．本文以探究高Cr铁素体耐热钢多道次焊接接头热影响区的组织形成与演化规律(内部条件)为目的，采用对焊接热影响区放大的方法，通过开展高Cr铁素体耐热钢二次高温热循环试验，对单次高温热循环和二次高温热循环加热后高Cr铁素体耐热钢的显微组织演变规律开展系统研究，从而为揭示第4类裂纹萌生的微观机制提供依据．试验所用高Cr铁素体耐热钢的化学成分见表1，其原始状态为热处理态(1,050,℃/30,min正火＋750,℃/120,min回火)，原始组织为回火板条马氏体＋少量δ-铁素体(约5%,)．采用箱式电阻炉SX-G03163对试样进行焊接热循环加热．单次焊接热循环的工艺规程为：将试样分别加热至900,℃、1,100,℃、1,300,℃，保温5,min随后空冷；二次焊接热循环的工艺规程为：试样完成单次热循环后，再分别加热至900,℃，保温5,min后空冷．焊接热循环试验完成后，使用线切割机在试样中段截取3,mm的薄片，经镶样及抛光后，用FeCl3溶液腐蚀，使用C-35AOLYMPUS光学显微镜进行金相分析，并采用显微硬度仪MH-6L进行硬度测试，加载载荷为100,N，加载时间为5,s．同时，采用线切割机取试样中段0.3,mm的薄片，在砂纸上磨至50,μm，随后进行双喷电解减薄制样，电解液为5%,高氯酸的乙醇溶液，随后在JEM-100CX II透射电子显微镜上进行透射电镜观察．图1为高温热循环加热后的显微组织．从图1(a)～(c)中可看出，经过单次高温热循环加热后，高Cr铁素体耐热钢显微组织中的奥氏体会随着峰值温度的增高而逐渐粗化，特别是峰值温度达到1,300,℃时粗化严重．根据Latha等[17]对焊接热影响区的研究可知，在峰值温度较低时(900,℃)，原始组织中的第2相沉淀物没来得及溶解，奥氏体晶粒长大受到限制，但随着峰值温度的升高，第2相沉淀溶解更充分，奥氏体晶粒长大受到的限制逐渐减少．因此，随着峰值温度的增高，奥氏体逐渐粗化．而从图1(d)～(f)中可以看出，二次高温热循环加热后，奥氏体组织随着峰值温度的增高也呈现同样的粗化现象，但奥氏体尺寸不均匀性加剧，特别是进入1,100～1,300,℃区间后，晶粒尺寸大小不一明显．图2为高温热循环加热后奥氏体相分数的变化．经过单次高温热循环加热后，高Cr铁素体耐热钢显微组织中的奥氏体相分数随着峰值温度的增高呈现先增加后降低的趋势，在峰值温度1,100,℃处奥氏体相分数达到最大．这是由于当高温热循环温度从900,℃升高至1,100,℃时，M23C6碳化物会逐渐溶解，由M23C6碳化物所引起的钉扎压力在900,℃到1,100,℃之间也会逐渐降低，这有利于奥氏体晶粒形核与长大，从而使奥氏体相分数增加．当高温热循环温度从1,100,℃增加至1,300,℃时，奥氏体相分数开始逐渐降低，这是由于该温度区间已进入a,/g,两相区，因此会形成更多高温δ-铁素体相．二次高温热循环加热后，奥氏体相分数也随着峰值温度的增高呈现先增加后降低的趋势，但二次高温热循环加热后的奥氏体相分数比单次高温热循环加热后的更低，这主要是由于二次高温热循环峰值温度900,℃正好刚刚进入α/γ两相区，这意味着在900,℃时高Cr铁素体耐热钢的奥氏体化是不完全的，一些a-铁素体在冷却之后会保留下来，因此二次高温热循环加热后，奥氏体相分数会降低[18]．2.2.1 高温热循环过程中沉淀相变化图3为高温热循环加热后高Cr铁素体耐热钢的透射组织．表2和表3分别是图3(a)中长条形碳化物和圆形碳化物的能谱分析．从表2中可以看出长条形碳化物是富含Cr元素的，因此是M23C6碳化物.表3表明圆形碳化物富含Ti说明其是MX 碳化物．从图3(a)～(c)中可看出，M23C6碳化物在马氏体晶内与晶界呈现弥散分布，晶粒尺寸较大，在峰值温度1,100,℃后，已基本观察不到；MX碳化物在马氏体晶内也呈弥散分布，晶粒尺寸较小，在峰值温度1,300,℃后，已基本观察不到．从图3(d)～(f)中可看出，经过二次高温热循环加热后，高Cr铁素体耐热钢组织中的碳化物变化规律与单次高温热循环加热后的组织碳化物变化规律基本相同．此外，对比图3(a)中的M23C6碳化物与图3(d)中的M23C6碳化物可以看出，经过二次高温热循环加热之后，M23C6碳化物的尺寸有所减小，再次加热使其继续溶解．此外，无论单次高温热循环过程中还是二次高温热循环过程中，MX碳化物的尺寸基本保持不变，说明MX碳化物热稳定性很高，这对高Cr铁素体耐热钢的高温蠕变性能有一定加强作用[14]．2.2.2 高温热循环过程中马氏体尺寸变化图4为高温热循环过程中马氏体尺寸的变化. 从图中可看出，单次与二次高温热循环过程中的马氏体的板条宽度都随着峰值温度增高而增加，但相对于单次高温热循环过程中的马氏体尺寸来说，二次高温热循环过程中的马氏体尺寸变化有所不同：在峰值温度900～1,100,℃内，二次高温热循环过程中的马氏体尺寸相对于单次高温热循环过程有所粗化，这是由于在单次高温热循环加热过程中，阻碍奥氏体长大的未溶碳化物在经过峰值温度900,℃的加热之后进一步溶解，奥氏体进一步粗化，而根据Morito等[19-20]的研究结果显示奥氏体晶粒尺寸与马氏体板条的宽度大小是成比例的，即奥氏体晶粒尺寸越大则会导致马氏体板条的宽度也会越大．因此，粗化后的奥氏体会转化为宽度较大的板条马氏体；在峰值温度1,100～1,300,℃内，二次高温热循环过程中的马氏体尺寸相对于单次高温热循环过程有所细化．由于二次高温热循环加热的峰值温度900,℃较低，故1,100～1,300,℃内单次高温热循环加热过程中生成的粗化马氏体在峰值温度900,℃下只是部分奥氏体化，而在组织晶界处又析出新的细奥氏体．在随后的冷却过程中，未转化的马氏体保留下来，新生成的奥氏体与转化形成的奥氏体转变为马氏体，故温度区间内马氏体不均匀性加剧，较宽的为单次高温热循环形成的马氏体，较小的为二次高温热循环新形成的马氏体．从图5中可以看出，单次高温热循环加热后高Cr铁素体耐热钢的硬度随着峰值温度的增高呈现先升高后减小的趋势，其显微硬度在1,100,℃最高，随后随着峰值温度的增高，显微硬度呈现减小的趋势．当峰值温度从900,℃增加到1,100,℃时，碳化物则会逐渐溶解．碳化物的溶解会增加马氏体中碳含量，这会增加马氏体的硬度．碳化物的溶解也会释放出一些合金元素，比如Cr、Mo和V等，从而形成固溶强化，增加马氏体的硬度[14,17]．此外，δ-铁素体含量的减少也有利于马氏体硬度的增加[21]．而峰值温度继续升高，到达1,100,℃与1,300,℃时，δ-铁素体的再次析出和马氏体板条粗化又使其硬度有所降低.马氏体板条粗化会降低马氏体板条晶界的数量，从而降低亚晶强化的效果，抑制马氏体硬度的增加[22]．从图中还可以看出，二次高温热循环加热后高Cr铁素体耐热钢的硬度也随着峰值温度的增高呈现先增加后减小的趋势，且相对于单次高温热循环加热后有所提高，但增加幅度不大．这一变化结果正好证明了二次高温热循环加热后900～1,100,℃内碳化物继续溶解，1,100～1,300,℃内马氏体尺寸有所细化．本文对高Cr铁素体耐热钢焊接热影响区进行了焊接热循环试验，探究了单次高温热循环与二次高温热循环过程中高Cr铁素体耐热钢焊接热影响区的组织变化规律，从而为第4类裂纹萌生微观机制的研究提供试验依据，所得结论如下．(1) 无论是单次高温热循环还是二次高温热循环加热后，高Cr铁素体耐热钢显微组织中的奥氏体相分数都随着峰值温度的增高呈现先增加后降低的趋势，在峰值温度1,100,℃处达到最大，但二次高温热循环加热后的奥氏体相分数比单次高温热循环加热后的更低．(2) 无论是在单次高温热循环还是在二次高温热循环过程中，M23C6碳化物进入1,100,℃后基本溶解，MX碳化物进入1,300,℃基本溶解，但二次高温热循环加热后的M23C6碳化物的尺寸比单次高温热循环加热后的有所减小，再次加热使其继续溶解．(3) 无论是单次高温热循环还是二次高温热循环加热后，马氏体的板条宽度都随着峰值温度增高而增加，但二次高温热循环加热后，在900～1,100,℃区间内比单次高温热循环加热后的有所粗化，而在1,100～1,300,℃区间内却比单次高温热循环加热后的有所细化．(4) 无论是单次高温热循环还是二次高温热循环加热后，高Cr铁素体耐热钢的硬度都随着峰值温度的增高呈现先升高后减小的趋势，但二次高温热循环加热后的硬度比单次高温热循环加热后的有所提高，但增加幅度不大．【相关文献】［1］ Klueh R L. 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铁道车辆用高强高耐候钢焊接连续冷却转变规律分析
铁道车辆用高强高耐候钢焊接连续冷却转变规律分析摘要：铁道车辆的重量大，再多次碾压时，对铁道的材料造成了一次次压力。
因此，本文将具体分析铁道车辆中钢焊接技术连续冷却的变化规律。
在铁道车辆中，高强高耐候钢会应用铬元素和钒元素。
并且会使用专业的热膨胀仪器对焊接进行冷却实验进行观察。
不同情况下添加不同材料的钢组织的冷却反应和硬度情况皆不相同，结果呈现也并不一样。
在实验中添加质量分数为3.7%的铬元素与添加质量分数为4.5%铬元素的实验钢的实验会发生不同的的反应。
除了讨论铬元素，还会讨论不同温度下添加钒的变化情况。
在实验中，任何影响因素最终都会导致实验钢的冷却和硬度结果不同。
关键词：铁道车辆，高强高耐候，钢焊接，连续冷却转变规律引言：目前，我国的铁路长度位居世界前列，建设铁路的地点也多种多样。
在一些自然环境恶劣，地形条件较差的地区，我国也建设了大量的铁路车辆。
但是在这些地区，铁路车辆的用钢要求更高。
再加之，目前我国的铁路车辆发展标准要求高，要求铁路车辆提高载重，提高速度，降低铁道车辆的本身重量。
因此，这对铁路车辆中的用钢要求就更高了。
使用在铁路车辆的钢不仅要具有强韧性，还要有极好的耐气候性和焊接性等等。
简单来说，钢材料不仅需要硬度达标，还需要极强的适应能力和焊接能力。
过去，我国传统的铁路车辆所建造的钢虽然硬度良好，但是耐候性差，使用寿命短。
且钢的重量也较大，无法满足铁路车辆的轻量化。
所以目前我国研制的钢材料必须要具备高强度高耐候性能。
改变钢的性能，就需要添加其他的金属元素。
例如铬、铜、镍、钒等等。
这些合金元素的添加，能够较好地改变钢的性能，并且在焊接中也能发生很大的变化。
因此，本文将会具体介绍实验钢在实验中的过程及转变规律，希望能够为相关读者提供一定的参考。
一、实验材料和实验方法目前，我们国家在实验中得到的高强度高耐候钢是S450EW。
因为这种钢的使用性能相较其他刚较好，且合金元素在反应中的转变也较为积极。
含cusaph440钢连续冷却相变规律研究
一、引言本文旨在探讨cusaph440钢在连续冷却过程中的相变规律，通过对其热处理过程中的相变行为进行研究，以期为cusaph440钢的材料性能提升提供科学依据。
cusaph440钢作为一种重要的结构材料，其相变规律对其性能和应用具有重要影响，因此有必要深入研究其连续冷却相变规律。
二、cusaph440钢的热处理特性1. cusaph440钢的组成及性能cusaph440钢是一种高强度、耐腐蚀的不锈钢，具有良好的耐热性和耐磨性，常用于制造高温高压设备和化工设备的零部件。
其主要化学成分包括铁、镍、铬、钼等元素，具有较高的抗拉强度和硬度。
2. cusaph440钢的热处理工艺cusaph440钢的热处理工艺包括固溶处理和时效处理两个阶段。
固溶处理是将cusaph440钢加热至一定温度进行保温，使其内部的固溶相达到均匀状态；时效处理是在固溶处理后将钢件冷却至一定温度进行保温，以调整其组织结构和性能。
三、cusaph440钢的连续冷却相变规律研究1. 实验方法通过对cusaph440钢样品进行连续冷却实验，观察其在不同冷却速率下的相变行为，探寻其相变规律。
实验中可采用差热分析、金相显微镜等材料表征技术，检测cusaph440钢在连续冷却过程中的组织结构和相变特征。
2. 实验结果实验结果显示，cusaph440钢在连续冷却过程中存在明显的相变行为，随着冷却速率的增加，其相变行为也发生变化。
在较低的冷却速率下，cusaph440钢的相变过程较为缓慢，晶粒生长有序；而在较高的冷却速率下，其相变速度加快，晶粒生长受到抑制。
3. 结果分析通过对实验结果的分析发现，cusaph440钢在连续冷却过程中的相变规律与其材料组织、性能密切相关。
在较快的冷却速率下，cusaph440钢的晶粒生长受到限制，结晶度较高，因此其硬度和强度有所提高；而在较慢的冷却速率下，cusaph440钢的晶粒生长有序，组织结构较为均匀。
四、cusaph440钢连续冷却相变规律的影响1. 对cusaph440钢性能的影响连续冷却相变规律对cusaph440钢的硬度、强度、韧性等性能具有重要影响。
在高温下铁素体的变化
在高温下铁素体的变化铁素体是一种晶体结构，具有良好的延展性和塑性。
在高温下，铁素体的晶体结构会发生一系列的变化。
本文将详细解释在高温下铁素体的变化过程。
1. 高温下的晶体结构变化在常温下，铁素体的晶体结构为体心立方结构。
然而，当温度升高到一定程度时，铁素体晶体结构会发生转变。
在约910摄氏度的高温下，铁素体开始转变为奥氏体。
奥氏体是一种面心立方结构，相比于铁素体的体心立方结构，奥氏体具有更密集的晶体结构。
这种晶体结构转变能提高铁的硬度和强度，因此在高温下铁的力学性能更为优越。
2. 高温下的晶界行为在高温下，铁素体的晶界行为也会发生变化。
晶界是铁素体中晶粒之间的界面区域，晶界对材料的力学性能和热稳定性有着重要影响。
在高温下，晶界的迁移速率增加，这意味着晶粒的长大速率加快。
随着晶界的迁移，晶粒尺寸逐渐增大，从而影响材料的宏观性能。
晶界的迁移还能消除晶界附近的位错，从而提高材料的塑性变形能力。
3. 高温下的结构相变除了晶体结构的变化，铁素体在高温下还会发生结构相变。
最常见的结构相变是铁素体转变为奥氏体。
在温度超过奥氏体转变点时，铁素体晶体中的碳原子会扩散到晶界附近，从而形成奥氏体。
这个过程称为铁素体与奥氏体的共析转变。
这种共析转变对铁合金的组织和性能有重要影响，因为奥氏体的力学性能和耐热性更好。
4. 高温下的热处理高温下的热处理是利用铁素体在高温下的变化来改善材料的性能。
一个常见的高温热处理方法是退火。
退火可以通过加热铁素体至临界温度，然后缓慢冷却来改善材料的塑性和韧性。
退火过程中，晶格内的位错会重新排列，晶体结构得以恢复，从而消除了应力和弹性变形。
另一个高温热处理方法是淬火。
淬火是将铁素体快速冷却，使其转变为马氏体。
马氏体具有良好的硬度和强度，但脆性高。
为了提高材料的韧性，还需要进行回火处理。
总结：在高温下，铁素体的晶体结构发生变化，从体心立方结构转变为面心立方结构的奥氏体。
晶界的行为也发生变化，晶界迁移速率加快。
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2 结果分析与讨论
2. 1 热膨胀试验及 CCT 图 钢铁材料 以 一 定 的 速 率 降 温 冷 却 时，由 于 奥 氏
体 、铁 素 体 、马 氏 体 的 比 容 和 晶 格 结 构 不 同 ，致 使 钢 发 生相变时必然伴随体积的膨胀或收缩。利用这一原 理 ，结 合 热 膨 胀 试 验 曲 线 数 据 利 用 杠 杆 定 律 就 可 以 测 定 出 相 变 的 起 始 点 和 结 束 点 ，进 一 步 分 析 可 以 测 得 相 变临界温度点。试验钢 在 冷 却 速 度 分 别 为 0. 3、1、2、 8、20、35、50、100 ℃ / s 时 的 奥 氏 体、马 氏 体 相 变 点 如 表 2。结果表明，当 冷 却 速 度 小 于 2 ℃ / s 时，马 氏 体 相变起始点和结束点基本 变 化 不 大，分 别 维 持 在 418 ℃ 和 346 ℃ ； 而 当 冷 却 速 度 增 至 8 ℃ / s 一 直 到 100 ℃ / s 时，马氏体相变的温度临界点则持续降低。
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图 3 试验用高 Cr 铁素体耐热钢的 连续冷却（ CCT） 曲线
Fig. 3 Continuous cooling transformation （ CCT） curves of the experimental high Cr ferritic heat-resistant steel
表 2 不同冷速下实验用钢的相变临界点 Table 2 Critical transformation temperatures of the
experimental steel under different cooling rates
Cooling rate Austenite temperature / ℃
/ （ ℃ ·s －1 ）
Ac1
Ac3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0. 3
878
954
Martensite temperature / ℃
Ms
Mf
419
347
1
871
957
417
345
2
879
953
418
346
8
881
946
417
338
20
883
946
414
330
35
871
963
406
320
50
879
969
403
321
100
874
（ 1． 天津大学材料科学与工程学院先进连接技术天津市重点实验室，天津 300072； 2． 天津钢管集团股份有限责任公司，天津 014010）
摘 要： 基于传统高 Cr 铁素体耐热钢系的合金成分，对合金元素进行了一定范围内的调整，设计出一种新型高 Cr 铁素体系耐热
钢。该钢的回火组织主要为大量板条马氏体 + 少量铁素体组成。在差分膨胀仪上测定了不同冷却速度新钢 的 热 膨 胀 曲 线，进 而
第32卷 第9期 2011年 9月
材料热处理学报
TRANSACTIONS OF MATERIALS AND HEAT TREATMENT
Vol ． 3 2 No ． 9 September 2 0 1 1
高 Cr 铁素体耐热钢连续冷却相变行为
高秋志1 ， 张旦天1，2 ， 刘家泳1，2 ， 刘永长1 ， 刘晨曦1 ， 严泽生1，2
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材料热处理学报
第 32 卷
图 1 试验用高 Cr 铁素体耐热钢的回火组织 Fig. 1 Microstructure of the tempered high Cr ferritic heat-resistant steel
20、35、50、100 ℃ / s 冷 却 到 室 温，测 定 升 温 和 冷 却 过 程中的热膨胀曲线。通过切线法在热膨胀曲线上确 定相变临界温度点。试验后试样用线切割沿横截面 取样，经抛光处理后，采用盐酸 + FeCl3 溶液浸蚀 剂 腐 蚀。借 助 C-35A OLYMPUS 光 学 显 微 镜 进 行 显 微 组 织分析。利用 MH-6 型维氏硬度计测量 维 氏 硬 度，载 荷为 50 g。
中图分类号： TG142. 7
文献标志码： A
文章编号： 1009-6264（ 2011） 09-0067-05
Transformation behavior of high Cr ferritic heat-resistant
steel under continuous cooling
GAO Qiu-zhi1 ， ZHANG Dan-tian1，2 ， LIU Jia-yong1，2 ， LIU Yong-chang1 ， LIU Chen-xi1 ， YAN Ze-sheng1，2 （ 1． Tianjin Key Laboratory of Advanced Jointing Technology，School of Materials Science and Engineering， Tianjin University，Tianjin 300072，China； 2． Tianjin Pipe （ Group） Corporation，Tianjin 014010，China）
膨胀过程，即 在 稍 高 于 400 ℃ 位 置 发 生 的 马 氏 体 相 变，随 后 出 现 正 常 收 缩 过 程。从 曲 线 变 化 上 看，并 未 有铁素体相变的发生。微量 B 加入后会在原奥氏体 晶界析出，抑制铁素体晶 核 的 形 成，使 得 奥 氏 体 向 α铁素体的转变很难发生。
利用之前测得相变的转变温度起始点绘制了试 验钢的 CCT 曲线如图 3 所示。可以发现在试验的冷 却速度下没有铁素体（ F） 转变区，而 仅 存 在 马 氏 体 转 变区。还可以看出本文试 验 钢 的 MS 点 为 412 ℃ ，由 于多种微合金元素的加入使得在冷却过程中马氏体 相变有所提前，MS 点较高。
制定该钢种的连续冷却转变（ CCT） 曲线。结果表明，随着冷却速 度 升 高，相 变 点 降 低，马 氏 体 板 条 宽 度 变 小，铁 素 体 由 连 续 长 条
状 向 多 边 形 结 构 和 短 条 状 转 变 ，硬 度 值 升 高 。
关键词： 高 Cr 铁素体耐热钢； 热膨胀； CCT 曲线； 显微组织； 硬度
表 1 高 Cr 铁素体耐热钢的化学成分（ 质量分数，%） Table 1 Chemical composition of the high Cr ferritic
heat-resistant steel （ mass fraction，%）
C Si Mn Cr Mo W V Nb N Co B Ti Al Fe 0． 05 0． 21 0. 44 9. 81 0. 43 1. 73 0. 22 0. 07 0. 02 1. 41 0. 0045 ＜ 0. 01 0. 014 Bal．
1 试验材料及方法
试验材料为经正火和回火热处理后的高 Cr 铁素 体耐热钢钢管，采用线切割切取 5 mm × 10 mm 的标 准热膨胀试验用棒。其原始组织如图 1 所示，显微组 织为回火马氏体 + 铁素体的双相组织。试验钢的化 学成分如表 1 所示。
利用 DIL805A / D 差 分 膨 胀 仪 进 行 热 膨 胀 试 验， 该设备在线应变测量方面的精度为 ± 20 nm。试验工 艺为： 试 样 以 200 ℃ / min 的 升 温 速 度 加 热 至 1100 ℃ ，保温 10 min，再 分 别 以 冷 却 速 度 为 0. 3、1、2、8、
Cr ferritic heat-resistant steel sample
2. 2 显微组织 试验用钢以 0. 3、8、35 和 100 ℃ / s 的速度冷却后
的室温组织如图 4 所 示，可 以 看 出，不 同 速 度 冷 却 试 样的显微组织基本一致，即大量板条马氏体组织 + 少
第9期
高秋志等： 高 Cr 铁素体耐热钢连续冷却相变行为
图 2 为测定的不同冷却速度下高 Cr 钢线应变量 随温度的变化关系。试样冷却过程中起始段是奥氏 体 在 冷 却 过 程 的 正 常 收 缩 ，在 测 量 曲 线 只 有 一 个 体 积
图 2 试验用高 Cr 铁素体耐热钢的线膨胀量变化 Fig. 2 Relative length changes of the experimental high
Abstract： A new high Cr ferritic heat-resistant steel was developed based on traditional T91 ferritic heat-resistant steel by adjusting its elements and contents． Microstructure of the tempered steel mainly consists of lath martensite and ferrite． Continuous cooling transformation （ CCT） curves of the ferritic heat-resistant steel were obtained by dilatometric test on a differential dilatometer． The results show that the critical transformation temperature decreases with the increase of cooling rate． As the cooling rate increases，the strip ferrite changes to polygon and short rod ones，the size of the martensitic lath decreases gradually，and hardness of the steel increases． Key words： high Cr ferritic heat-resistant steel； thermal dilatometric measurements； CCT curve； microstructure； microhardness