27SiMn钢CCT曲线的测定

到工程实际的特殊性。 2. 3 组织观察与分析 2. 3. 1 不等径试样的组织
冷却速度小于 3 C / （S 0. 5 ~ 3 C / S）时，主要是 先共析铁素体和片状珠光体组织，其铁素体组织占 大多数，且晶粒大小不均匀。随着冷却速度的提高， 铁素体晶粒越来越细小。转变是扩散型相变，随冷 速的提高，过冷度增大，这不但促进了铁素体新晶粒 的进一步形核，也延迟了铁素体晶粒向未相变基体 中的生长，所以最终组织中铁素体的体积分数增大 且晶粒 尺 寸 细 小。 冷 速 为 0. 5 C / S 、5 C / S 、 50 C / S时，试样金相组织照片如图 3 所示。
图 2 27 Simn 钢的 920 C X l0 min 奥氏体化后 的连续冷却转变曲线
冷却速度增大到 5 ~ l0 C / S 时，冷却曲线自左 上方向右下方移动，冷却速度曲线先与铁素体开始 转变线相遇，即发生奥氏体中析出先共析铁素体；随 着温度的降低，冷却速度曲线再与珠光体开始转变 线（ 即先共析铁素体析出终了线）相遇，发生奥氏体 向珠光体转变，温度继续下降直到与贝氏体转变开 始线相遇时，发生奥氏体向贝氏体的转变。最终得 到铁素体 + 珠光体 + 贝氏体的混合组织。
等径试样和不等径试样经相同热处理工艺后， 得到的产物的硬度值相差不大，等径试样的硬度值 小于不等径试样的硬度值。
3 结论
（1）获得完全铁素体和珠光体组织的临界冷却 速度为 5 C / S ，生成全部马氏体组织的临界冷却速 度为 60 C / S。
Key words：27simn steeI；continuous cooIing transformation curve；cooIing rate；microstructure；hardness
27simn 钢液压支柱用热轧无缝钢管是液压设 备缸、柱的母材，广泛应用于煤矿、大型机械等多种 行业，要求 钢 管 具 有 良 好 的 机 械 性 能、内 外 表 面 质 量、壁厚均匀，有较高的强度与韧性，钢管的控制轧 制和控制冷却工艺在热轧钢管生产中得到普遍采 用，它结合了形变强化和相变强化，能极大程度地提 高钢管的 性 能［1］。 本 实 验 拟 在 控 制 轧 制 和 控 制 冷 却理论的指导下，对 27simn 钢的微观组织性能进行 研究，以便更好地指导生产，提高钢管质量。
供了一定的实验依据。
关键词：27simn 钢；连续冷却转变曲线；冷却速度；组织；硬度
中图分类号：TG115
文献标识码：B
文章编号：1009 - 5438（2007）02 - 0026 - 04
Determination of CCT Curves of 27Simn Steel
WANG Feng - xiang，JIAN fang，FENG Yan
进一步提高冷却速度（ 图 2 中的 20 ~ 50 C / S）， 过冷度和相变驱动力增大，使转变开始温度降低，转 变开始的时间也相应缩短。冷却速度曲线先与铁素 体开始转变线相遇，即奥氏体中析出铁素体；随着温 度下降，冷却速度曲线与贝氏体开始线相遇，发生奥 氏体向贝氏体转变；温度继续冷却至 mS 线时，未转 变的奥氏体将发生马氏体转变。最终得到铁素体 + 贝氏体 + 马氏体的混合组织。
将试样快速加热（l00 C / S）至奥氏体化温度 920 C ，保温 l0 min，然后分别以 0. 5 C / S、l C / S、 3 C / S、5 C / S、l0 C / S、20 C / S、40 C / S、50 C / S、 60 C / S的冷 却 速 度 将 已 奥 氏 体 化 的 试 样 冷 却 至 l00 C ，得到 9 条温度—膨胀量曲线。从不同冷却 速度下的膨胀曲线上确定相变开始点和相变终止点 所对应的温度和时间，将其描绘在温度—时间（ 对 数）坐标上，得到 27 Simn 钢的 CCT 曲线。
（ Seamless Pipe Plant of Steel Union Co. Ltd. of Baotou Stee（l Group）Corp. ， Baotou 014010，Nei Monggol，China）
Abstract：Using the GIeebIe1500D thermaI simuIation machine，the CCT curve of 27simn steeI is obtained by measuring the different expanding curves of the continuous cooIing transformation in the different cooIing rate. The metaIIographic microstructures of different cooIing veIocity are observed by ZEIss microscope，and the microhardness of testing sampIe is measured by the Laika microhardness tester. As the cooIing rate increases，the hardness increases. The CCT curve provides the experimentaI reference to make the production craft.
288
287
290
7
40. 0
317
318
338
324
8
50. 0
363
379
353
365
9
60. 0
516
5Baidu Nhomakorabea4
503
511
表 4 等径试样的硬度值（ HV）
试样 冷却速度 第1 点
名称 （/ C ·S - 1 ）
1
0. 5
203
219
4
5
364
8
50
第2 点
195 233 364
第3 点
205 217 374
试样经研磨、抛光后用 4% 硝酸酒精浸蚀，采用 Axiovert25 型蔡司显微镜观察和分析不同冷却速度 条件下的组织形貌，并拍摄金相照片。用莱卡显微 硬度计测定不同冷却速度下的试样硬度，硬度值是 随机在试样上取三点，计算其平均值得出的。
2 结果及分析
27Simn 钢（ 等径试样）在 920 C 奥氏体化温度， 保温 l0 min，再以不同的冷却速度冷至 l00 C 的连 续转变曲线（ CCT 曲线）如图 2 所示。mS 代表马氏 体转变开始点，F 代表铁素体转变区，P 代表珠光体 转变区，B 代表贝氏体转变区，m 代表马氏体转变 区。 2. l 连续冷却曲线分析
27siMn 钢在 920 C X 10 min 奥氏体化后，获得 完全铁素体和珠光体组织的临界冷速为 5 C / S；获 得全部马氏体的临界淬火速度约为 60 C / S。
27siMn 钢中含有 Cr、Mn 等强碳化物形成元素， 这些元素形成的碳化物均比较稳定，分解温度也较 高。奥氏体成分的均匀化不但与奥氏体化条件密切 相关，而且与工件的尺寸和形状有较大关系。奥氏 体化温度和时间相同时，试验用的小试样与工程实 际中的大试样相比，奥氏体均匀化程度有很大差别。 因此，在使用本实验测定的 CCT 图时，要充分考虑
和保温时间，分别以 0. 5 C / S 、5 C / S 、50 C / S 的 冷速冷却到 100 C 的实验，它们的显微组织照片如 图 4 所示。
（ a）0. 5C / （S F + P）
（ b）5C / S（ F + P + 少量 B）
图 4 不同冷速下的显微组织照片（20 !m）
（ c）50C / S（ F + B + M）
＊ 收稿日期：2006 - 06 - 26 作者简介：王凤香（1969 - ），女，内蒙古包头市人，工程师，现从事无缝钢管品质管理工作。
第2 期
C 0. 24 ~ 0. 32
Si l. l ~l. 4
27Simn 钢 CCT 曲线的测定
表 l 27Simn 钢的化学成分［ !B ］［3］
mn
P
S
Cr
当冷却速度增大到 60 C / S，此时铁原子和碳原 子的扩散能力极低，奥氏体不可能分解为 ! 和 Fe3 C 两个相，只能形成成分与 " 相相同的 ! 相（ 称为 !' 相），其碳浓度大大超过平衡 ! 相的溶解度，即只发
28
包钢科技
第 33 卷
生马氏体转变。 2. 2 CCT 曲线与各种热加工工艺的对应关系
第 33 卷第 2 期 2007 年 4 月
包钢科技 science & TechnoIogy of Baotou steeI（ Group）Corporation
VoI. 33，No. 2 ApriI，2007
27simn 钢 CCT 曲线的测定＊
王凤香，简 方，冯 岩
（ 内蒙古包钢钢联股份有限公司无缝钢管厂，内蒙古 包头 014010）
平均值
201 207 356
续杆状或层状向细片状变化。冷速由 20 C / S 增至 50 C / S时，硬度升高的原因是：一是有马氏体生成， 且随转变温度的下降，过冷度升高，导致马氏体转变 量增加。二是随着冷速降低，转变温度下降，铁和碳 原子的扩散能力极低，先形成的铁素体和贝氏体中 的碳含量下降，导致生成马氏体的含碳量越来越高。 冷却速度为 60 C / S 时，硬度很高的原因是：转变产 物是大量马氏体和少量残余奥氏体的混合组织，马 氏体的硬度值很高。
1 实验材料及方案
实验材料取自供货状态（ 热轧）的 27simn 液压 支柱用热轧无缝钢管，液压支架管的生产依照 GB / T173961998（ 液压支柱用热轧无缝钢管）标准［2］，标 准要求其化学成分见表 1，实际取样的化学成分见 表 2。将实验材料加工成的柱形等径试样和图 1 所 示的 不 等 径 试 样，借 助 GIeebIe1500D 热 模 拟 试 验 机，采用膨胀法测定了 27simn 钢连续冷却转变时的 温度膨胀量曲线。
（ a）0. 5C / S（ F + P）
（ b）5C / S（ F + P + 少量 B）
（ c）50C / S（ F + B + M）
图 3 不同冷速下的显微组织照片（20 !m）
2. 3. 2 等径试样的金相组织 为了分析试样形状对组织和性能的影响，本文
采用等径试样做了与不等径试样相同奥氏体化温度
摘 要：在 GIeebIe1500D 热模拟机上利用膨胀法测定了 27simn 钢在不同冷却速度下连续冷却转变的膨胀曲线，获
得了该钢的连续冷却转变曲线（ CCT 曲线），利用蔡司显微镜观察了不同冷速下试样的金相组织，借助莱卡硬度计
测定了各试样的显微硬度值。随着冷却速度增加，硬度值越来越大。通过对 CCT 曲线的分析为生产工艺的制定提
l. l ~l. 4
＜0. 035
＜0. 035
＜0. 3
Ni ＜0. 3
27
Cu ＜0. 3
相交时，此时转变结束，最终得到铁素体 + 珠光体组 织。
图 l 不等径试样示意图 / mm
表 2 试样的化学成分［ !B ］
C Si mn P S Cr Ni Cu 0.-27 l.-23 l. 24 0. 020 0. 006 0. 027 0. 0ll 0. 008
图 2 中以 0. 5 ~ 3. 0 C / S 的冷却速度进行连续 冷却时，冷却速度较慢。冷却曲线自左上方向右下 方移动，先与铁素体开始转变线相交，即开始析出铁 素体；随着温度降低到与珠光体转变开始线（ 即先 共析铁素体 析 出 终 了 线 ）相 交 时，即 发 生 奥 氏 体 向 珠光体转变，温度继续下降到与珠光体转变结束线
相同热处理工艺后的等径试样显微组织和不等 径试样的显微组织对比可知：显微组织的类型是相
同的，但是各组织的含量和平均晶粒尺寸存在差别。 2. 4 硬度测试与分析
第2 期
27simn 钢 CCT 曲线的测定
29
采用莱卡显微硬度计进行硬度测定，结果如表 3 和表 4 所示。硬度按由大到小的顺序排列为：马 氏体、下贝氏体、上贝氏体、珠光体、铁素体。
表 3 不等径试样的硬度值（ HV）
试样 冷却速度 第1 点
名称 （/ C ·S - 1 ）
第2 点
第3 点
平均值
1
0. 5
210
219
221
216
2
1. 0
211
219
223
217
3
3. 0
232
217
222
223
4
5. 0
256
255
260
257
5
10. 0
232
233
226
230
6
20. 0
296