耐候钢变形奥氏体的连续冷却转变

第17卷第5期

2005年10月

钢铁研究学报 Journal of Iron and Steel Research

Vol.17,No.5

　Oct.2005

基金项目:河北省科学技术研究与发展计划资助项目(012121175D )

作者简介:张春玲(19722),女,博士生,讲师; E 2m ail :zhangchunling92@ ; 修订日期:2004204223

耐候钢变形奥氏体的连续冷却转变

张春玲1,　蔡大勇1,　廖　波1,　赵田臣2,　赵铮铮1,　樊云昌2

(1.燕山大学亚稳材料制备技术与科学重点实验室,河北秦皇岛066004;2.石家庄铁道学院材料系,河北石家庄050043)

摘　要:采用膨胀法结合金相分析建立了耐候钢变形和未变形奥氏体的连续冷却转变曲线(CCT 曲线)。试验钢变形奥氏体的CCT 曲线具有较宽的铁素体析出区,即有较宽的“速度窗口”;铁素体区与贝氏体区之间有60～80℃的奥氏体稳定区,可作为“卷取窗口”;贝氏体转变区的右侧端部封口等。所有这些特征为热轧生产双相钢提供了基本条件。

关键词:耐候钢;变形奥氏体;热轧;双相钢;CCT 曲线

中图分类号:T G 14214 文献标识码:A 文章编号:100120963(2005)0520058205

Continuous Cooling T ransform ation of Deformed

Austenite in Weathering Steel

ZHAN G Chun 2ling 1,　CA I Da 2yong 1,　L IAO Bo 1,　ZHAO Tian 2chen 2,

ZHAO Zheng 2zheng 1,　FAN Yun 2chang 2

(1.Yanshan University ,Qinhuangdao 066004,China ;　2.Shijiazhuang Railway Institute ,Shijiazhuang 050043,China )

Abstract :The continuous cooling transformation (CCT )diagrams of deformed and undeformed austenite of weathe 2ring steel were constructed by means of a combined method of dilatometry and metallography.In the CCT diagram of deformed austenite ,the transformation zone of ferrite is very wide ,which provides a wide “velocity window ”.Between the transformation zone of ferrite and bainite ,there is a 60-80℃metastable austenite zone ,which pro 2vides a “coiling window ”.Additionally ,the transformation zone of bainite is sealed up at the right side.All these special features of the deformed austenite CCT diagram provide a basic condition for production of hot 2rolled dual phase steel.

K ey w ords :weathering steel ;deformed austenite ;hot 2rolling ;dual 2phase steel ;CCT diagram

自1978年以来,双相钢板被广泛应用于汽车结

构件[1～4],在保证这些构件的强度、刚度的前提下,它可减轻构件重量15%～20%,对于深拉成形的构件,甚至减重35%以上[5]。目前,我国铁路客、货车辆车体的结构件主要是用耐候钢板冲压成形的[6]。如能将耐候钢双相化,使其同时具有耐候钢及双相钢的优良性能,所产生的经济技术效益一定是巨大的。双相钢分热处理型和热轧型两种[7],前者是通过临界区热处理的方法获得双相组织,后者是通过控制轧制和轧后的控制冷却等来直接获得双相组

织,因而生产率高,性能稳定。为了节约能源,提高产品的性能稳定性,应该开发热轧双相钢[8]。

热轧耐候双相钢获得合格双相组织的关键在于,在钢的CC T 曲线上存在具有一定宽度的过冷奥氏体亚稳区,以产生控轧工艺所需要的卷取窗口[9,10]。市场上提供的耐候钢的CCT 曲线不具有以上特点。本研究在09CuPCrNi 耐候钢中添加适量的钼(根据G B4171284,钼的添加不会降低耐候性),分析了其变形奥氏体的连续冷却转变曲线及不同冷却速度下的显微组织,探讨了该试验钢热轧双

相化的可行性。

1　试验材料及试验方法

试验用钢采用真空感应炉熔炼,氩气保护浇铸,锻造成直径10mm 的棒材,970℃×30min 正火处理后,加工成<8mm ×12mm 的圆柱试样。试验用钢的化学成分(质量分数,%)为:0111C ,0153Si ,0149Mn ,01017S ,01098P ,0160Cr ,0120Ni ,0127Cu ,0141Mo 。 试验在T H ERM ECMASTOR 2Z 型热模拟试验机上进行。测试未变形奥氏体CC T 曲线的工艺为:将试样以10℃/s 的加热速度加热到1050℃,保温5min ,然后以不同的冷却速度连续冷却至室温。测试变形奥氏体CCT 曲线时的奥氏体化工艺同前,变形工艺为:在1050℃、1010℃、970℃、930℃、910℃分别以5/s 、5/s 、10/s 、10/s 、15/s 的应变速率进行变形率15%、15%、15%、10%、10%的5道次压缩变形,然后以不同的冷却速度连续冷却至室温。具体工艺见图1。 将热模拟试样沿轴线剖开,在Neop hot 221型卧式金相显微镜上进行转变组织的分析。

2　试验结果

211　连续冷却转变曲线

图2(a )、

(b )分别给出了试验钢未变形和变形奥氏体的CC T 曲线,该图可划分为多边形铁素体区和贝氏体区两大部分,中间被奥氏体亚稳区隔开,在多边形铁素体转变区右侧有一珠光体转变区,且珠

光体转变区与铁素体转变区之间也有一个奥氏体的

图1　测定变形奥氏体CCT 曲线的工艺

Fig 11　T echnology for determining CCT diagram of

deformed austenite

亚稳区。与未变形奥氏体的CC T 曲线相比,变形奥

氏体的CCT 曲线中的铁素体开始转变温度明显提高并向左移,铁素体转变区扩大;珠光体转变开始温度和终了温度均有所降低,珠光体转变区向右下方移动;贝氏体转变开始温度下降,贝氏体转变区向右下方移动,在贝氏体转变区的下方有一马氏体转变区。212　不同冷却速度下的显微组织 图3给出了试验钢未变形奥氏体的连续冷却转变组织。冷速为100℃/s 时,组织全部为羽毛状上贝氏体[图3(a )];冷速为30～2℃/s 时,为上贝氏体和铁素体的混合组织[图3(b )]。贝氏体的含量随冷速的降低而减小。当冷速降至2℃/s 时,贝氏体的体积分数减至2%左右;冷速为1℃/s 左右时,获得了全铁素体组织[图3(c )];当冷速低于013℃/s 时,获得的是珠光体和铁素体的混合组织[图3(d )],珠光体的含量随冷速的进一步降低而升高,最后达到10%左右

。

图2　试验钢未变形(a)和变形(b)奥氏体的CCT 曲线

Fig 12　CCT diagrams of undeformed austenite (a)and deformed austenite (b)of experimental steel

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95・第5期 张春玲等:耐候钢变形奥氏体的连续冷却转变