连续退火的无Si TRIP钢的组织和力学性能.pdf_大学文库

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2013.03.008 第35卷第3期北京科技大学学报 Vol.35 No.3 2013年3月 Journal of University of Science and Technology Beijing Mar.2013 连续退火的无Si TRIP钢的组织和力学性能定巍1,2)区，龚志华)，唐荻2，江海涛2)，王宝峰1,3) 1)内蒙占科技人学材料与冶金学院，包头0140102)北京科技大学岛效轧制国家工程研究中心，北京100083 3)内蒙占科技人学国际学院，包头014010 ☒通信作者，E-mail:adingwei@126.com 摘要在实验室用Gleebles3500热模拟试验机制各了一种无Si TRIP钢.利用拉仲试验机、扌I描电镜、透射电镜、X 射线衍射以及热膨胀仪对其力学性能、微观组织和相变规律进行研究，在此基础上：分析了贝氏体相变温度和时间对力学性能和残余奥氏体的影响.无Si TRIP钢呈现出良好的整体力学性能，抗拉强度分布在740~810MPa,延仲率均在 25%以上：，最高可达32%以上：贝氏体等温温度为420℃时能获得最佳的综合力学性能，抗拉强度随贝氏体相变时间增加而下降，延仲率随之上开，而屈服强度没有业著变化.无Si TRIP钢的铁素体晶粒大小约为3~4m,比含Si TRIP 钢铁素体晶粒细小：残余奥氏体的体积分数在8%~10%，比含Si TRIP钢低约3%：420℃保温300s后贝氏体相变基本结束，而碳的扩散仍然在进行：无Si TRIP钢贝氏体相变速率比含Si TRIP钢快，贝氏体相变总量也更多关键词TRIP钢；硅：力学性能：微观组织：相变分类号TG142.1 Mechanical properties and microstructure of continuous annealing TRIP steel without Si DING Wei),GONG Zhi-hual),TANG D2),JIANG Hai-tao2),WANG Bao-feng.3) 1)School of Material and Metallurgy,Inner Mongolia University of Science and Technology,Baotou 014010,China 2)National Engineering Research Center for Advanced Rolling Technology,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 3)International School,Inner Mongolia University of Science and Technology,Baotou 014010,China Corresponding author,E-mail:adingwei@126.com ABSTRACT A kind of TRIP steel without Si was heat-treated on a Gleeble3500 thermal simulation testing machine. Its mechanical properties,microstructure,and phase transformation were studied by tensile machine,scanning electron microscope(SEM),transmission electron microscope (TEM),X-ray diffraction(XRD),and thermal dilatometer.The effects of bainite transformation temperature and time on the mechanical properties and retained austenite in the Si-free TRIP steel were analyzed.It is found that the Si-free TRIP steel has excellent overall mechanical properties with the tensile strength of 740 to 810 MPa and the elongation above 25%,which can reach up to 32%.The best comprehensive mechanical properties can be achieved when the isothermal bainite transformation temperature is 420 C.At this temperature,the tensile strength decreases and the elongation increases with the increase of bainite transformation time but the yield strength has no significant change.The size of ferrite grains in the Si-free TRIP steel is 3 to 4 um,smaller than that in the Si-containing TRIP steel.The volume fraction of retained austenite is 8%to 10%,about 3%lower than that in the Si-containing TRIP steel.Bainite transitions in the Si-free TRIP steel almost complete at 420 C for 300 s, but the diffusion of C still continues.Compared to the Si-containing TRIP steel,bainite transitions in the Si-free TRIP steel are much faster and the bainite transformation amount is bigger. KEY WORDS TRIP steel;silicon;mechanical properties;microstructure;phase transitions 收稿日期：2012-0404 基金项目：国家自然科学基金资助项月(50804005)

·320 北京科技大学学报第35卷 TRIP (transformation induced plasticity) 热轧后酸洗，最终冷轧至1.4mm厚的薄板.冷轧钢依靠相变诱导塑性很好地解决了传统高强钢强塑性板用Gleebles3500进行热处理，在两相区800~820 不匹配的问题，自问世以来就被认为是最佳的汽车 ℃保温180s后空冷至贝氏体相变温度380~420℃ 用钢.传统的TRIP钢，通过在C-Mn钢中添加保温300~600s,然后空冷至室温. 一定量的Si(质量分数为1.5%左右)来抑制渗碳体实验用钢经热处理后切割成长度Lo=50mm的在贝氏体等温相变阶段的析出，以便在室温下获得非比例拉伸试样，在室温下用CMT5105万能拉伸一定量的残余奥氏体.Si的添加是TRP钢能够商试验机进行力学性能测试，加载速率为2 mm-min~l, 用化的重要基础，其作用主要体现在两个方面：抑测得不同热处理工艺下实验用钢的屈服强度(R)、制渗碳体析出和固溶强化2，然而高S含量会恶化抗拉强度(Rm)和断后伸长率(A5o）钢板表面质量，导致钢板热轧时表面形成大量稳定试样经机械打磨和抛光后，用4%硝酸酒精侵的Mn2SiO4氧化物，且这些氧化物在随后的酸洗蚀，LE01450扫描电镜进行组织观察.透射电境过程中不能被轻松去除3)，这严重影响了TRP钢试样在-20℃双喷减薄，所用双喷液为5%高氯酸的应用.基于高S含量的负面作用，如何尽可能降 +95%无水乙醇混合溶液，液氮冷却，电压50V,利低TRIP钢中Si的含量且不影响力学性能是目前用JEM2010透射电境进行观察. 针对TRIP钢的研究重点. 采用D/MAX-RB12KWX射线衍射仪测得衍 TRIP钢中添加Al可以抑制渗碳体析出，同时射峰计算残余奥氏体含量和碳含量.为了避免在机对表面质量没有显著的副作用，内此采用以A1代械研磨和抛光时可能发生的形变诱导马氏体相变， Si的思路就成了众多研究者的首选4-刀.然而A没影响奥氏体含量的检测结果，射线衍射试样在机械有固溶强化作用，这将导致TRP钢强度下降，对研磨后，进行电解抛光，电解液用70%无水乙醇于780MPa级别TRIP钢而言其影响尤为显著.采 +20%高氯酸+10%丙三醇的混合溶液，抛光电卡15 V.残余奥氏体的体积分数计算如下14：用以A1代Si的TRIP钢，为了保证强度达到780 MPa级别，一方面要保证Si的质量分数在0.5%，另 IKa V=1,K。+IaK (1) 一方面要添加一定量的微合金元素来提高强度.内此采用以A】代Si的TRIP钢，在降低Si的影响方式中，V,是残余奥氏体的体积分数，【，是奥氏体面效果有限. {200}、{220}和{311}品面衍射峰的积分强度，Ia是 P是一种极强的固溶强化元素，Chen等s]是最铁素体{200}、{211}晶面衍射峰的积分强度，K。和先研究在TRIP钢中添加P的学者.Chen等认为， K,分别是铁素体相和奥氏体相的反射系数钢中添加质量分数为0.07%的P足以产生显著的强残余奥氏体的碳质量分数为15 化效果.在Chen之后针对含P TRIP钢进行研究 C=(a1-3.547)/0.0467. 的研究者也认为P的添加量在0.05%~0.10%（质量 (2) 分数)之间即可产生显著的效果9-1山.笔者在针对式中，C,是残余奥氏体的碳质分数，αy是残余热镀锌TRIP钢的研究中成功制备了780MPa无奥氏体{220}的晶格常数. Si TRIP钢1I,且其力学性能尚优于含Si热镀锌利用热膨张仪DIL850测定了实验用钢在热处 TRIP钢1，在该钢中采用复合添加A1和P的方理过程中的膨胀曲线，重点对贝氏体等温阶段的相式实现了完全取代S.受此启发，笔者采用这种无变进行研究，所用试样为中4mm×10mm的小圆柱. Si热镀锌TRIP钢的成分，在实验室进行无Si连续退火TRP的尝试，对其力学性能、微观组织及 2实验结果及分析相变规律进行研究，并与传统的含Si TRIP钢进行 2.1力学性能比较图1反映了无Si TRIP钢在连续退火：艺条件下抗拉强度和延伸率的分布.由图可知无Si TRIP 1实验材料及方法钢拥有良好的综合力学性能，其抗拉强度主要分布实验用钢化学成分（质量分数，%）为C0.22, 在750~790MPa,延伸率均在25%以上，强塑积均 Mn1.58,A11.16,P0.068,S<0.005,N<0.006,Fe余在20000MPa%以上.从力学性能指标米看，木实量.合金经真空熔炼后热锻至60mm厚，在1200℃ 验用钢在合适的热处理工艺下能够达到780MPa级的箱式加热炉中加热保温1.5h,热轧至4.2mm厚，连续退火TRIP钢对力学性能的基本要求，但是其

· · 北京科技大学学报第卷钢依靠相变诱导塑性很好地解决了传统高强钢强塑性不匹配的问题自问世以来就被认为是最佳的汽车用钢川传统的钢通过在一钢中添加一定量的质量分数为左右来抑制渗碳体在贝氏体等温相变阶段的析出以便在室温下获得一定量的残余奥氏体的添加是钢能够商用化的重要基础其作用主要体现在两个方面抑制渗碳体析出和固溶强化闭然而高含量会恶化钢板表面质量导致钢板热轧时表面形成大量稳定的氧化物且这些氧化物在随后的酸洗过程中不能被轻松去除阁这严重影响了钢的应用基于高含量的负面作用如何尽可能降低钢中的含量且不影响力学性能是目前针对钢的研究重点钢中添加可以抑制渗碳体析出同时对表面质量没有显著的副作用因此采用以代的思路就成了众多研究者的首选一然而没有固溶强化作用这将导致钢强度下降对于级别钢而言其影响尤为显著采用以代的钢为了保证强度达到级别一方面要保证的质量分数在另一方面要添加一定量的微合金元素来提高强度因此采用以代的钢在降低的影响方面效果有限是一种极强的固溶强化元素等是最先研究在钢中添加的学者等认为钢中添加质量分数为的足以产生显著的强化效果在之后针对含钢进行研究的研究者也认为的添加量在、质量分数之间即可产生显著的效果一‘ 笔者在针对热镀锌钢的研究中成功制备了无钢且其力学性能尚优于含热镀锌钢在该钢中采用复合添加和的方式实现了完全取代受此启发笔者采用这种无热镀锌钢的成分在实验室进行无连续退火的尝试对其力学性能、微观组织及相变规律进行研究并与传统的含钢进行比较热轧后酸洗最终冷轧至厚的薄板冷轧钢板用进行热处理在两相区 ℃保温后空冷至贝氏体相变温度、 ℃ 保温、然后空冷至室温实验用钢经热处理后切割成长度。的非比例拉伸试样在室温下用万能拉伸试验机进行力学性能测试加载速率为 · 一测得不同热处理一「艺下实验用钢的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率。试样经机械打磨和抛光后用硝酸酒精侵蚀扫描电镜进行组织观察透射电境试样在一 ℃双喷减薄所用双喷液为高氯酸十无水乙醇混合溶液液氮冷却电压利用透射电境进行观察采用一射线衍射仪测得衍射峰计算残余奥氏体含量和碳含量为了避免在机械研磨和抛光时一可能发生的形变诱导马氏体相变影响奥氏体含量的检测结果射线衍射试样在机械研磨后进行电解抛光电解液用无水乙醇高氯酸十丙二醇的混合溶液抛光电乐残余奥氏体的体积分数计算如下口叭几兀。几兀。凡式中叭是残余奥氏体的体积分数几是奥氏体、和晶面衍射峰的积分强度是铁素体、晶面衍射峰的积分强度和凡分别是铁素体相和奥氏体相的反射系数残余奥氏体的碳质量分数为一式中味是残余奥氏体的碳质最分数是残余奥氏体的晶格常数利用热膨胀仪测定了实验用钢在热处理过程中的膨胀曲线重点对贝氏体等温阶段的相变进行研究所用试样为中的小圆柱实验材料及方法实验用钢化学成分质量分数为余量合金经真空熔炼后热锻至厚在 ℃ 的箱式加热炉中加热保温热轧至厚实验结果及分析力学性能图反映了无钢在连续退火艺条件下抗拉强度和延伸率的分布由图可知无钢拥有良好的综合力学性能其抗拉强度主要分布在、延伸率均在以上强塑积均在以上从力学性能指标来看木实验用钢在合适的热处理工艺下能够达到级连续退火钢对力学性能的基木要求但是其

第3期定巍等：连续退火的无Si TRIP钢的组织和力学性能 321· 「艺窗口较窄，因此扩大其工艺窗口将是笔者下一体形貌为多边形铁素体，贝氏体形貌为颗粒状，颜阶段L作的重点色'与铁素体颜色相近：无Si TRIP钢中铁素体晶粒 33 大小约为3~4m,贝氏体品粒大小约为1~2um. .380℃ 32 o400℃ 800 吧 31 4420℃ 30 抗拉强度 750 31 700 30 274 延伸率 29 26 28 25 600 屈服强度 730740750760770780790800810 27 抗拉强度/MPa 550 图1无Si TRIP钢不同贝氏体温度时抗拉强度和延伸率散 300 400 500 600 点图贝氏体相变时间/s Fig.1 Tensile strength and elongation values of Si-free TRIP 图2贝氏体相变温度为420℃时贝氏体等温时间对力学性 steel at different isothermal bainite transformation tempera- 能的影响 tures Fig.2 Influence of isothermal bainite transformation time on the mechanical properties at the isothermal bainite transfor- 由图1还可知：贝氏体等温温度对延伸率有显 mation temperature of 420 C 著的影响，随着贝氏体等温温度从380增加至420 ℃，延伸率呈增加趋势，贝氏体等温温度对抗拉强为了更直观反映无Si TRIP钢的组织特点，引度影响的规律则不明显，贝氏体等温温度为420℃ 入含Si-TRIP钢进行比较.含Si TRIP钢的化学成时能获得最佳的综合力学性能.在该贝氏体等温温分（质量分数，%）为：C,0.190.22:Mn,1.40~1.60: 度下分析等温时间(tBT)对力学性能的影响，如图 Si,0.500.60:Al,1.10~1.30:Nb+V,0.130.15:Fe 2所示.由图可知，随着贝氏体等温时间延长，抗拉余量.钢板用G1 eebles3500进行热处理.热处理1艺强度旱现下降趋势，同时延伸率大幅增加，屈服强为：在两相区800~820℃保温180s后空冷至贝氏度没有显著变化.贝氏体等温时间对抗拉强度的影体相变温度380~420℃保温4006008，然后空冷响规律与传统含Si TRIP钢一致.此外，本文所研至室温.其力学性能为：屈服强度470~525MPa, 究的尤Si TRIP钢其屈服强度很高，在575MPa附抗拉强度780850MPa,延伸率24%~30%. 近波动，而且贝氏体等温时间对屈服强度没有显著如图3(b)所示，含Si TRIP钢的铁素体晶粒大影响.无Si TRIP钢在连续退火1，艺下所呈现出来小约为5um,i而无Si TRIP钢的铁素体晶粒大小约的屈服强度是一个值得关注的现象，文献[16对其为3~4m,较含Si TRIP钢铁素体晶粒而言显著原内做了深入的研究偏小.此外，贝氏体晶粒的特点也有所不同.采用图 2.2微观组织像分析软件并结合传统的手工数点法对无S及含无Si TRIP钢微观组织如图3(a)所示（图中 Si TRIP钢中的贝氏体晶粒大小进行了统计分析， RA为残余奥氏体，F为铁素体，B为贝氏体，下结果如图4所示.由图可知，含Si TRIP钢贝氏体同)，由铁素体、贝氏体以及残余奥氏体组成，其组的晶粒大小主要集中在1~1.5um范围内，而无Si 织构成与传统含Si TRIP钢尤异：TRIP钢中铁素 TRIP钢贝氏体晶粒则在1~2.5um范围大氧存在 2μm 2四图3微观组织形貌.(a)无Si TRIP钢：(b)含Si TRIP钢 Fig.3 Microstructures of TRIP steel:(a)without Si;(b)with Si

第期定巍等连续退火的无钢的组织和力学性能 · · 「艺窗口较窄州此扩大其艺窗口将是笔者下一阶段作的重点八一‘门︺口﹄伪白一 ℃ ℃ ▲ ℃ 体形貌为多边形铁素体贝氏体形貌为颗粒状颜色铁素体颜色相近无钢中铁素体晶粒舀八一大小约为卜贝氏体晶粒大小约为、卜凸日口︹铃髦喇享匕一廿日口︵︸曰赵卿退川等季喇水一︸一﹃才卜〔图点图抗拉强度无钢不同贝氏体温度时抗拉强度和延伸率散一瓜由图还可知贝氏体等温温度对延伸率有显著的影响随着贝氏体等温温度从增加至 ℃延伸率呈增加趋势贝氏体等温温度对抗拉强度影响的规律则不明显贝氏体等温温度为 ℃ 时能获得最佳的综合力学性能在该贝氏体等温温度下分析等温时间仕对力学性能的影响如图所示由图可知随着贝氏体等温时间延长抗拉强度呈现下降趋势同时延伸率大幅增加屈服强度没有显著变化贝氏体等温时间对抗拉强度的影响规律与传统含钢一致此外木文所研究的无钢其屈服强度很高在附近波动且贝氏体等温时间对屈服强度没有显著影响无钢在连续退火艺下所呈现出来的屈服强度是一个值得关注的现象文献对其原因做了深入的研究微观组织无钢微观组织如图所示图中为残余奥氏体为铁素体为贝氏体下同由铁素体、贝氏体以及残余奥氏体组成其组织构成与传统含钢无异钢中铁素一曰‘ 一一一一一‘ 贝氏体相变时间图贝氏体相变温度为 ℃时贝氏体等温时间对力学性能的影响为了更直观反映无钢的组织特点引入含一钢进行比较含钢的化学成分质量分数为、、、、余呈钢板用进行热处理热处理艺为在两相区 ℃保温后空冷至贝氏体相变温度、保温、然后空冷至室温其力学性能为屈服强度、抗拉强度延伸率如图所示含钢的铁素体晶粒大小约为林而无钢的铁素体晶粒大小约为、卜较含钢铁素体晶粒而言显著偏小此外贝氏体晶粒的特点也有所不同采用图像分析软件并结合传统的手数点法对无及含钢中的贝氏体晶粒大小进行了统计分析结果如图所示由图可知含钢贝氏体的晶粒大小主要集中在、卜范围内无钢贝氏体晶粒则在、协范围大星存在图微观组织形貌无钢含钢

322 北京科技大学学报第35卷 50 为了解无Si TRIP钢整体形貌，采用透射电 □含Si TRIP钢器无Si TRIP钢镜对尤Si TRIP钢典型试样进行观察，如图5所 40 示.由图可知，在大块铁素体晶粒之间存在复杂的 30 组织，包括贝氏体、残余奥氏体(RA)还行一些小尺寸的铁素体.颗粒状的残余奥氏体存在」铁素体 20 晶界处，颗粒直径大约0.5m,并紧邻贝氏体.由图 10 5还可以观察到无Si TRIP钢贝氏体由板条状铁素体及奥氏体薄膜构成，板条状铁素体的位错密度远 1 1-1.51.5-22-2.5 >2.5 高J于块状铁素体，奥氏体薄膜厚度不足0.1m.残晶粒尺寸/μm 余奥氏体除了大伞分布铁素体晶界处以及极少录图4无Si TRIP钢和含Si TRIP钢贝氏体品粒大小分布存在」贝氏体板条间外，还行部分存在」铁素体品 Fig.4 Distribution of bainite size for TRIP steel with and 内，如图6所示 without Si (c) (b) 0.5m 0.5um 图5无Si TRIP钢的透射电镜形貌.(a)明场像：(b)暗场像：(c)残余奥体的衍射花样 Fig.5 TEM micrographs of TRIP steel without Si:(a)bright field image:(b)dark field image;(c)electron diffraction pattern of retained austenite (b) 0.24m 0.24m 图6无Si-TP钢中分布在铁素体品内的残余奥氏体.(a)叨场像：(b)暗场像：(c)我余奥氏体的衍射花样 Fig.6 Micrographs of retained austenite particles in ferrite for TRIP steel without Si:(a)bright ficld image:(b)dark field image: (c)electron diffraction pattern of retained austenite 残余奥氏体是TRIP钢产生TRIP效应的源泉，残余奥氏体的体积分数在11%~13%，相比之下尤利用X射线衍射仪测量了无Si TRIP钢中残余奥 Si TRIP钢残余奥氏体的体积分数要低约3%.残余氏体的体积分数以及残余奥氏体中碳的质量分数，奥氏体量偏少带米的影响文献[16)已经做了深入并与含Si TRIP钢进行比较.发现无Si TRIP钢残研究.在X射线衍射实验基础上分析了贝氏体相变余奥氏体的体积分数在8%~10%，而含Si TRIP钢时间对残余奥氏体的体积分数和碳的质量分数的影

第3期定巍等：连续退火的无Si TRIP钢的组织和力学性能 323· 响.发现贝氏体相变时间（贝氏体相变时间≥300s 体发生贝氏体相变时试样的体积会增加，反映在图对无Si TRIP钢残余奥氏体的体积分数没行显著影 8中是dL/L增加，而增加的速率则反映了相变的响，而对残余奥氏体中碳的质量分数变化冇显著影速率，总体的变化量则反映了相变总量响，如图7所示.这表明在贝氏体相变300s后，相由图8可以看山，与含Si TRIP钢一样，尤变过程基木结宋，而碳的扩散却仍然在继续 Si TRIP钢的贝氏体相变在相变开始阶段显著发生，而1当两相区加热温度在800~820℃变化时，两相 15 1.35 别区加热温度对贝氏体相变进程没有显著的影响.由 1.30 12 图8和表1可知：尤Si TRIP钢在初始阶段的相 1.25 变迷率远高于含Si的TRIP钢，而几最终的相变 9 1.20 总也多于含Si的TRIP钢：含Si和不含Si的 TRIP钢之间最显著差异体现在贝氏体相变开始阶 6 1.15 段的相变速率和相变总量上. 300 400 500 600 贝氏体相变的本质不是木文所关注的，木文从贝氏体相变时间/s 贝氏体和变形核的角度来分析贝氏体相变速率产生图7贝氏体相变时利对无Si TRIP钢线余奥氏体的影响差异的原内.图8中所描述的含Si和尤Si TRIP钢 Fig.7 Influence of isothermal bainite transformation time on 贝氏体和变的热过程是相同的，内此温度将不构成 retained austenite in TRIP steel without Si 影响贝氏体相变形核率的主要内素.缺陷密度是影 2.3相变规律响固态相变形核率的一个重要因素，钢中的位错、图8反映了含Si和尤Si TRIP钢在热处理过程晶界以及析出物和杂质等可以为固态相变中的新相中的膨张曲线.表1统计了两种钢不同艺下贝氏提供大量的形核点，新相优先在这些缺陷处形核. 体相变开始阶段和结束阶段的dL/L值（热膨胀试前一节已经分析过，无Si TRIP钢组织的一个显著样在实验过程中线膨胀量与原始长度的比值).按照特点是其铁素体晶粒细小，这就意味着无Si TRIP 淬火热膨胀仪测量相变的原理，通过采集体积（长钢组织拥有比含Si TRIP钢更多的晶界，因而能够度)变化来反映相变.如果没冇发生相变，在等温阶在贝氏体相变中提供更多的形核点，从而提高贝氏段试样的体积将不发生变化：当等温阶段过冷奥氏体相变的形核率，进提高贝氏体相变速率 0.014 0.012 一一线膨胀率800 0.012 一线膨胀率 800 -温度温度 0.010 0.010 600 600 D.008 400 相变结束. 400 0.006 0.004 200 200 0.002 相变开始 0.002 相变开始 0.000 0.000 0 0 200 400600 800) 1000 200 400600 800 1000 时间/s 时间/8 (a) (b) 一线膨胀率 0.014 0.012 800 线膨胀率温度 0.012 …温度 800 0.010 0.008 600 0.010 600 0.006 相变结束… ￥008 400 相交结束 00 0.004 200 0.004 0.002 相变开始 0.002 0.000 相变开始 0.000 0 200400600 800 1000 0 200400600 时间/s 800 1000 时间/s (c) (d) 图8不问热处理T艺下TRIP的的热膨胀曲线.(a)含硅，800℃：(b)无硅，800℃：(c)含硅，820℃：(d)无硅，820℃ Fig.8 Dilatometric curves of TRIP steel during heat treatment:(a)with Si at 800 C;(b)without Si at 800 C;(c)with Si at 820℃；(d)without Si at820℃

第期定巍等连续退火的无钢的组织和力学性能 · · 响发现贝氏体相变时间贝氏体相变时间对无钢残余奥氏体的体积分数没有显著影响对残余奥氏体中碳的质呈分数变化有显著影响如图所示这表明在贝氏体相变后相变过程基木结束而碳的扩散却仍然在继续一一一不习召彭进 ‘另‘霭馒月二一一、、、多一一一二一引」‘“纂母选 ‘ 出上－一一－一一」‘注。影、又椒甘︸八绷求耸长斟架傲密出彩享贝氏体相变时间、图贝氏体相变时问对无钢残余奥氏体的影响且相变规律图反映了含和无钢在热处理过程中的膨胀曲线表统一一了两种钢不同艺下贝氏体相变开始阶段和结束阶段的值热膨胀试样在实验过程中线膨胀最原始长度的比值按照淬火热膨胀仪测最相变的原理通过采集体积长度变化来反映相变如果没有发生相变在等温阶段试样的体积将不发生变化当等温阶段过冷奥氏体发生贝氏体相变时试样的体积会增加反映在图中是增加增加的速率则反映了相变的速率总体的变化量则反映了相变总量由图可以看出与含钢一样无钢的贝氏体相变在相变开始阶段显著发生而且当两相区加热温度在 ℃变化时两相区加热温度对贝氏体相变进程没有显著的影响由图和表可知无钢在初始阶段的相变速率远高」几含的钢而且最终的相变总最也多二含的钢含和不含的钢之间最显著差异体现在贝氏体相变开始阶段的相变速率和相变总量上贝氏体相变的本质不是木文所关注的木文从贝氏体相变形核的角度来分析贝氏体相变速率产生差异的原因图中所描述的含和无钢贝氏体相变的热过程是相同的因此温度将不构成影响贝氏体相变形核率的主要因素缺陷密度是影响固态相变形核率的一个重要因素钢中的位错、晶界以及析出物和杂质等可以为固态相变中的新相提供大最的形核点新相优先在这些缺陷处形核前一节己经分析过无班钢组织的一个显著特点是其铁素体晶粒细小这就意味着无钢组织拥有比含钢更多的晶界因而能够在贝氏体相变中提供更多的形核点从而提高贝氏体相变的形核率进而提高贝氏体相变速率侧蛆护只匕山丹︶﹄︸刀一－线膨胀率刀刀一－线膨胀率侧望护哥遵绷妻凸匕妇﹃曰日︵︺八「一飞讲妻激嘟时间、日寸司。侧蛆护－线膨胀率改山︹二月︺︸曰八八日山刀一侧鸡护︹并姿遵浙刀一并妻遵浙相变结甫一一川 ‘ 时间全冈白勺热膨胀线时间图不同热处理下艺下含硅 ℃ 无李 ‘ 含硅无硅 ℃

·324 北京科技大学学报第35卷表1含Si TRIP钢和无Si TRIP钢贝氏体相变过程中膨胀 41(9):1068 量的变化 6]Suh D W,Park S J,Oh CS,et al.Influence of partial re- Table 1 Change in dilatometric quantity of TRIP steel with placement of Si by Al on the change of phase fraction dur- and without Si in bainite transformation ing heat treatment of TRIP steels.Scripta Mater,2007. 两相区线膨胀料/10-3 贝氏体相变前后的 TRIP钢温度/℃ 相变开始相变结束线膨胀率变化/10-3 57(12):1097 800 5.053 5.645 0.592 [7)Srivastava A K,Bhattacharjee D.Jha G,et al.Mi- 含Si 820 4.324 5.043 0.719 crostructural and mechanical characterization of C-Mn- 800 4.475 5.650 1.175 Al-Si cold-rolled TRIP-aided steel.Mater Sci Eng A, 无Si 820 4.667 5.835 1.168 2007,445/446:549 8 Chen H C,Era H,Shimizu M.Effect of phosphorus on the 3 结论 formation of retained austenite and mechanical properties in Si-containing low-carbon steel sheet.Metall Trans A, (1)无Si TRIP钢朵现出良好的整体力学性能， 1989,20(3):437 抗拉强度分布在740810MPa,延伸率均在25%以 (9]Jing C N,Suh D W,Oh C S,et al.Effects of phos- 上，最高可达32%以上.贝氏体等温温度为420℃时 phorous addition on mechanical properties and retained 可获待最住的综合力学性能，在该流度下抗拉强度 austenite stability of 0.15C-1.5Mn-1.5Al TRIP-aided cold 随贝氏体相变时间增加而下降，延伸率随之上升， rolled steels.Met Mater Int,2007,13(1):13 而屈服强度没有显著变化 [10]Li L,de Cooman B C,Liu R D,et al.Design of TRIP steel (2)无Si TRIP钢的铁素体晶粒约为3~4um, with high welding and galvanizing performance in light of thermodynamics and kinetics.J /ron Steel Res Int,2007, 较含Si TRIP钢铁素体品粒细小.残余奥氏体的体 14(6):37 积分数在8%~10%，较含Si TRIP钢低约3%.在贝 [11 Barbe L,Verbeken K,Wettinck E.Effect of the addition 氏体相变300s后，无Si TRIP钢贝氏体相变基本 of P on the mechanical properties of low alloyed TRIP 结束，而碳的扩散却仍然在继续. steels.ISIJ1nt,2006,46(8):1251 (3)无Si TRIP钢在贝氏体相变初始阶段的相 (12]Huang W,Tang D,Jiang H T,et al.Effect of hot gal- 变速率远高于含Si的TRIP钢，且贝氏体相变总量 vanizing processes on the mechanical properties of non-Si 也更多 and P added TRIP steel.J Univ Sci Technol Beijing, 2011,33(10):1220 (黄伟，冉羝，江海涛，等.热镀锌T艺对无Si含P的TRIP 参考文献钢力学性能影响.北京科技大学学报，2011,33(10：1220) [13]Ding W,Tang D,Jiang H T,et al.Influence of marten- [1]van Slycken J,Verleysen P,Dergrieck J,et al.Dynamic site on mechanical properties of hot-dip galvanized TRIP response of aluminium containing TRIP steel and its con- steel.Acta Metall Sin,2010,46(5):595 stituent phases.Mater Sci Eng A,2007,460/461:516 (定巍，唐我，江海涛，等.热镀锌TP铜中马氏休对力学 2 Bhadeshia H K D H,Edmonds D V.Bainite transforma 性能的影响.金属学报，2010,46(5)：595) tion in a silicon steel.Metall Trans A,1979,10(7):895 [141 Zhou Y.Materials Analysis Methods.Beijing:Beijing 3]Mahieu J,Maki J,de Cooman B C,et al.Phase Mechanical Industry Press,2006 transformation and mechanical properties of Si-free CM- (周玉.材料分析方法.北京：北京机械工业出版社，2006) nAl transformation-induced plasticity-aided steel.Metall [15]Sugimoto K I,Sakaguchi J,lida T,et al.Stretch- Mater Trans A,2002,33(8):2573 flangeability of a high-strength TRIP type bainitic sheet [4]de Meyer M,Vanderschueren D.de Cooman B C.Influ- steel.ISIJ Int,2000.40(9):920 ence of Al on the properties of cold rolled C-Mn-Si TRIP (16]Ding W,Tang D,Jiang H T,et al.Mechanical properties steels.ISIJ Int,1999,39(8):813 of continuously annealled Si-free P-containing TRIP steel [5]Jacques P J,Girault E,Mertens A,et al.The develop- Acta Metall Sin,2011,47(8):1022 ments of cold-rolled TRIP-assisted multiphase steels:Al- (定巍，唐获，江海涛，等.无Si含P连续退火TRIP钢力 alloyed TRIP-assisted multiphase steels.ISIJ Int,2001, 学性能研究.金属学报，2011,47(8)：1022)