细晶IF钢退火过程中二相粒子析出行为

细晶IF钢退火过程中第二相粒子析出行为

微合金元素在钢中应用的基本原理在于其在钢中的固溶、偏聚和沉淀作用，一定条件下会以碳氮化物的形式析出，在钢中形成大量、弥散的第二相，第二相的尺寸、形状和分布对钢材的塑性、冷成形性等均具有非常重要的作用，而退火工艺对钢中第二相的析出量、形貌、尺寸等有重要的影响。

研究发现退火温度和时间不同时，IF钢中第二相表现出的形态也出现差异。当退火时间为5min 时，钢中析出的第二相粒子均匀的分布在铁素体基体上，形状以球状、椭球状为主，二相粒子的尺寸比较细小、均匀，尺寸集中分布在10~20nm 范围内，还有个别二相粒子为40nm 左右，细小的二相粒子呈带状分布。

当退火时间为10min 时，钢中析出的第二相粒子的数量较多，相对5min 来说，二相粒子的平均尺寸有增大的趋势，但不明显。有较多的40nm 以下的细小粒子，并且以呈带状偏聚分布在铁素体基体上，呈带状分布的二相粒子形状以球状、椭球状为主且尺寸较大，平均尺寸大约为30nm 左右。

当退火时间由20min→40min 时，钢中析出相数量较少，但尺寸比较均匀，析出的尺寸较小的二相粒子呈小球状聚集，还有个别的呈小虫状分，析出的尺寸较大的二相粒子的形状有方形和近似圆形，但以方形居多。

当退火时间由40min→60min 时，钢中尺寸较小的二相粒子出现溶解现象，而尺寸较大的二相粒子继续长大，析出的二相粒子的平均尺寸明显增大，尺寸在80nm 左右，同时有细小的二相粒子依附在其他二相粒子上析出。较大的二相粒子其形状以方形、长方形为主，尺寸为60~80nm，尺寸较小的二相粒子其形状以球形，椭球形为主，尺寸为20~30nm。

当退火温度升高，退火时间增加钢中析出的二相粒子的数量明显减少，尺寸略微增大，平均尺寸在40~60nm左右，形状以圆形为主。随着退火温度的升高，钢中析出的二相粒子数量急剧减少，尺寸明显增大，平均尺寸在80nm左右，有的甚至达到了100nm。

当退火温度达到850℃，可以发现在晶界的边界一侧会出现无析

出物条带区域，随着退火时间的延长，有变宽的趋势。产生这种趋势的原因，在退火过程中第二相粒子与晶界的相互作用分不开。实验钢经过冷轧后，基体中析出的二相粒子尺寸各不相同。在再结晶初期，择优形成的无应变晶核核心吞噬形变基体而长大，对于一些析出尺寸较小的二相粒子区域，由于亚晶界的运动受到了强烈的阻碍，只能通过原位再结晶发生特殊的回复过程，生成全新的组织结构，但没有发生大角度晶界的迁移，二相粒子仍呈弥散分布，而对于尺寸较大的二相粒子由于对晶界的阻碍作用较弱，铁素体晶粒可以通过不连续再结晶降低位错的密度，使再结晶晶核得以形成和长大。在再结晶晶粒长大的过程中，粗大的二相粒子钉扎力不足，使得再结晶前沿界面脱钉而向前移动，将其留在再结晶晶粒中；晶粒前沿的细小的二相粒子重

新溶解，让晶界通过，待晶界停止迁移后过饱和溶质原子在晶界处重新析出并粗化，如图所示。

图1无沉淀析出区形成示意图