D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2004.03.009 第26卷第3期 北京科技大学学报 VoL.26 No.3 2004年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jan.2004 弛豫一析出一控制相变技术中 冷却速度对组织的影响 胡良均 尚成嘉王学敏赵运堂 贺信莱 北京科技大学材料科学与工程学院材料物理与化学系，北京100083 摘要利用热模拟实验，对在非再结晶温度变形后弛豫一段时间，再以不同冷速冷却的低 碳贝氏体钢的相变组织进行了研究，并与同等条件不弛豫的试样组织进行了对比.给出了弛 豫和冷速对中温转变组织类型及组织细化程度的影响，实验结果表明，弛豫及冷却速度对变 形奥氏体的相变组织是有影响的.低冷速下主要得到边界及取向不清晰的粒状贝氏体，这时 弛豫时间对细化程度影响不明显，在10℃s以上冷速下得到的是以板条贝氏体为主的组织， 与未弛豫试样比较，其组织更细，板条形状更清晰，驰豫试样组织中残余奥氏体或MWA岛的 形状更细长，驰豫有利于在同等冷却条件下得到板条组织，并且在高冷速下，弛豫试样中MWA 量较未弛豫试样中的要少， 关键词冷却速度；组织细化；RP℃技术；低碳贝氏体钢 分类号TG142.1 冷却速度对低碳贝氏体钢的相变组织类型 由于在弛豫过程中变形组织得到回复，形变位错 有重要影响列，同成分低碳贝氏体钢在不同冷速 发生多边形化，同时微合金元素在应变诱导下析 下会得到准多边形铁素体、针状铁素体、粒状贝 出，该过程必然同时对相变过程后组织的类型产 氏体及板条状贝氏体等不同类型组织.低碳贝氏 生影响.本文将在已有细化现象的研究基础上利 体钢在非再结晶温度区的变形量对相变组织也 用热模拟实验研究变形奥氏体在弛豫与不弛豫 有影响，非再结晶温区变形能提高低碳贝氏体 两种工艺条件下以不同冷速冷却后的组织特征 钢中温相变组织的相变温度：变形带能起到分割 及类型，进一步了解弛豫对细化的作用机理. 奥氏体晶粒促进形成晶内铁素体的形成；变形 后，在较低速度冷却时由于相变点升高，低碳贝 1实验过程 氏体钢组织中的MWA较稀疏且粗大，成块状或板 实验钢在50kg真空电炉冶炼，真空下铸钢 状，只有当冷速达到较大时，组织才是较细的板 锭并快冷，钢锭加热至1200℃热锻成中15mm钢 条贝氏体；另外，变形量增加，在高冷速下的WA 棒.试验钢成分（质量分数，%）为0.045C,1.6Mn, 组织元含量会相对下降等等， 0.047Nb,0.25Mo及B等.从钢棒上取样，加工成 新发展的弛豫一析出一控制相变技术 Φ8mm×12mm圆柱，圆柱试样两端磨平，在 (RRC),利用非再结晶变形后高密度的变形位错 Gleeble 1500热模拟机上进行热模拟实验.实验工 回复、多边形化及伴随的应变诱导微合金元素析 艺如图1所示，试样经1200℃固溶200s,然后以 出过程，形成稳定的位错胞状结构（类似亚晶）， 1℃s降温到850℃变形30%（对于该成分微合金 达到促进晶内针状铁素体形核，限制中温相变产 钢850℃在非再结晶温度区).变形后在850℃分 物成长的目的6，”.已有研究表明，当试样在非再 别实施驰豫（等温）0s或200s工艺， 结晶温度区变形后，弛豫（等温）一段时间后再直 再以1,5,10,30℃s等不同冷却速度冷却到 接水淬，板条贝氏体束的尺寸能明显得到细化. 300℃以下.将完成实验后的试样从中间切开，制 收稿日期20030707胡良均男，28岁，硕士研究生 成金相样用于光学显微镜及扫描电镜观察.热模 *国家重大基础研究“973”项目(No.19980601507)及因家高技 拟试样中原始奥氏体晶粒尺寸约为80m左右. 术研究发展“863”计划No.2003AA331020)
第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 如 弛豫一析 出一控制相 变技术 中 冷却速度对组织的影响 胡 良均 尚成 嘉 王 学敏 赵运 堂 贺信 莱 北 京科技大 学材料科学 与工 程学 院材料物 理 与化 学系 ， 北 京 摘 要 利用 热模拟 实验 ， 对 在 非再 结 晶温度 变 形 后 弛 豫一 段 时 间 ， 再 以不 同冷速冷却 的低 碳 贝 氏体钢 的 相 变组 织进行 了研 究 ， 并 与 同 等 条件 不 弛 豫 的试样 组 织进行 了对 比 给 出 了弛 豫和 冷速对 中温 转变 组 织类 型及 组 织细 化程度 的影 响 实验 结果表 明 ， 弛 豫及 冷 却速度对 变 形 奥 氏体 的相 变组 织 是有 影 响 的 低冷速 下 主 要 得 到边 界及 取 向不清晰 的粒状 贝 氏体 ， 这 时 弛 豫时 间对细 化程 度影 响不 明显 ， 在 ℃ 以上 冷速 下 得 到 的是 以板条 贝 氏体 为主 的组 织 ， 与未 弛豫试 样 比较 ， 其组 织更细 ， 板条形 状 更 清晰 ， 弛 豫试样组 织 中残余 奥 氏体 或 灯 岛的 形状 更细 长 ， 弛豫有利 于在 同等冷却 条件下得到板条组 织 ， 并且 在高冷速下 ， 弛豫试样 中入分 量 较 未弛豫 试样 中的要 少 关 键词 冷 却 速度 组 织 细 化 技术 低碳 贝 氏 体钢 分 类号 冷 却 速 度 对 低 碳 贝 氏体 钢 的相 变 组 织 类 型 有 重 要 影 响「‘ ， ” ， 同成 分低 碳 贝 氏体钢 在 不 同冷速 下 会得 到准 多边 形 铁 素 体 、 针 状铁 素 体 、 粒 状 贝 氏体及 板条状 贝 氏体等不 同类 型组 织 低 碳 贝 氏 体钢 在 非 再 结 晶温 度 区 的变形 量 对 相 变 组 织 也 有 影 响‘ 一 ，， 非再 结 晶温 区变形 能提 高低碳 贝 氏体 钢 中温 相变组 织 的相 变温 度 变形 带 能起 到分 割 奥 氏体 晶粒 促 进 形 成 晶 内铁 素 体 的形 成 变 形 后 ， 在 较低 速 度 冷 却 时 由于 相 变 点升 高 ， 低 碳 贝 氏体钢 组 织 中 的 较稀 疏且 粗 大 ， 成 块状 或 板 状 ， 只 有 当冷速 达 到较 大 时 ， 组 织 才 是 较 细 的板 条 贝 氏体 另外 ， 变形 量 增 加 ， 在高冷速 下 的 组 织元 含量 会 相 对 下 降等 等 新 发 展 的 弛 豫 一 析 出 一 控 制 相 变 技 术 ， 利用 非 再 结 晶变 形 后 高 密度 的变 形 位 错 回复 、 多边 形化 及 伴 随 的应 变诱 导微合 金 元 素析 出过 程 ， 形成 稳 定 的位错 胞 状 结构 类 似 亚 晶 ， 达 到促进 晶 内针 状 铁 素体形 核 ， 限制 中温 相变产 物成 长 的 目的 『， 已有研 究表 明 『， 当试 样 在 非再 结 晶温度 区变 形后 ， 弛豫 等温 一 段 时间后 再直 接 水 淬 ， 板 条 贝 氏体束 的尺 寸 能 明显 得 到 细 化 收稿 日期 加 刁 一 胡 良均 男 ， 岁 ， 硕 士 研 究生 国家重大基础 研究 “ ” 项 目 及 国家高技 术研 究发展 “ ” 计 划 由于在 弛豫过程 中变形 组 织 得 到 回复 ， 形变位 错 发 生 多边 形 化 ， 同时微合 金元 素在应 变诱 导下 析 出 ， 该 过程 必 然 同时对 相变过程 后 组织 的类 型产 生影 响 本 文将在 已 有细 化现 象 的研 究基础 上利 用 热 模拟 实验 研 究变 形 奥 氏体 在 弛 豫 与 不 弛 豫 两 种 工 艺 条件 下 以不 同冷 速 冷 却 后 的组 织特 征 及 类 型 ， 进 一 步 了解 弛 豫 对 细 化 的作 用 机理 实验 过 程 实验 钢 在 真 空 电炉 冶 炼 ， 真 空 下铸钢 锭 并快 冷 ， 钢 锭 加 热 至 ℃ 热 锻 成 中巧 钢 棒 试验钢 成 分 质 量 分 数 ， 为 ， ， 确 ， 及 等 从 钢 棒 上 取 样 ， 加 工 成 中 “ 圆 柱 ， 圆 柱 试 样 两 端 磨 平 ， 在 热 模拟机 上 进 行 热模拟 实验 实验 工 艺 如 图 所 示 ， 试 样经 ℃ 固溶 ， 然 后 以 ℃ 降温 到 ℃ 变 形 对 于 该 成 分 微 合 金 钢 ℃ 在 非 再 结 晶温 度 区 变 形 后 在 ℃ 分 别 实施 弛 豫 等温 或 工 艺 ， 再 以 ， ， ， ℃ 等 不 同冷 却速度冷 却 到 ℃ 以下 将完成 实验 后 的试样 从 中间切 开 ， 制 成金 相 样用 于光 学显 微镜及 扫描 电镜观 察 热模 拟 试 样 中原始 奥 氏体 晶粒 尺 寸约 为 林 左 右 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2004．03．009
Vol.26 No.3 胡良均等：弛豫一析出一控制相变技术中冷却速度对组织的影响 ·261 1200℃固溶200s 一个板条束，板条束之间相互交错，基体中有针 850℃变形30%，变形速率为 状组织，板条贝氏体中的M/A成膜状，当冷却速 1s1, 不弛豫冷却或等温弛 豫200s冷却 度进一步提高到30℃s时，基体中仍然有两类主 ./0 要组织，一类是板条贝氏体，但板条宽度更窄，板 条之间的MWA也更细长，在该放大倍数下不易观 30,10,5,3,1℃/s 察到板条间细节；另外，基体中有由晶界或晶内 t/s 变形带上生长的更尖锐的针状组织. 图1模拟实验工艺示意图 图3是热模拟试样在850℃变形后不弛豫， Fig.1 Schematic diagram of thermomechanical simulation 直接以不同冷却速度冷却后的金相组织.在冷速 process 低于5℃s时，变形后直接冷却与弛豫后再冷却 2实验结果 的金相组织类型区别不大.当冷速大于10℃s 后，组织中板条贝氏体较弛豫后同条件下的要粗 图2是利用热模拟实验机在850℃施加30% 大，板条特征不如弛豫的明显，板条间的残余奥 真应变，然后在该温度弛豫（保温）200s后，再以 氏体或MWA岛的形状为片状.对比变形后直接冷 1,5,10,30℃s冷却得到的金相组织.由图2可见， 却组织和变形后弛豫200s再冷却的组织（图2(） 在低冷速下组织以粒状贝氏体为主，在高冷速下 和图3(d),可以看到在以30℃s冷速冷却时，经 以细长的板条贝氏体组织为主：随着冷速的升 过弛豫后，板条组织更加清晰，板条间的WA组 高，板条组织逐渐增多，粒状组织逐渐减少.在以 元更加连续且成薄膜状， 低冷速冷却时(15℃s)(如图2()，(b),金相组织 为了更清楚地观察快速冷却后组织中的细 主要是粒状贝氏体，原奥氏体晶粒内的粒状贝氏 节，图4给出变形后弛豫与不弛豫组织对比的 体组织较粗大.以1℃s冷速冷却后（图2(a),样 SEM照片.其中(a)与(c)为弛豫200s以30℃/s冷 品组织中原奥氏体晶界处存在铁素体，这些铁素 却后试样的组织，(b)与(d)为不弛豫以30℃/s冷却 体并未使原奥氏体晶界消失，而是向原奥氏体晶 后试样的组织.由SEM照片可看到，当冷却速度 界一侧生长.在以5℃/s冷速冷却时，样品组织中 较高时，弛豫与不弛豫显微组织差别较大，主要 虽然铁素体不明显，但也存在一些由晶界生长的 表现在以下几方面：第一，弛豫后加速冷却所得 与晶内粒状贝氏体存在较明显边界的中温转变 到的贝氏体组织为较清晰的板条贝氏体，板条束 组织.当冷却速度达到10℃s时，基体主要由板 短、相互交叉，板条间的MWA颗粒较小且多为膜 条贝氏体和针状组织组成.数个平行的板条形成 状，不弛豫的试样在相同冷速下冷却得到的贝氏 (a) 2,15μm 图2变形后弛豫200s以不同冷速冷却后的金相组织.(a)1℃/s:b)5℃/s;(©)10℃s:(d)30℃s Fig.2 Optical microstructures of deformed and relaxed low-carbon bainitic steel cooled at different rates:(a)1'C/s; b)5℃s:(g10℃/s:(d30℃s
一 一 胡 良均 等 弛豫一析 出一控制 相 变技 术 中冷却速 度对 组 织 的影 响 固溶 ℃ 变 形 ， 变 形 速 率 为 不 弛 豫冷 却 或 等温弛 纷 吼 豫 冷 却 ， ， ， ， ℃ 图 模 拟实验 工 艺 示 意 图 功 实验 结 果 图 是 利 用 热 模 拟 实验 机 在 ℃ 施 加 真应 变 ， 然 后 在 该温 度 弛 豫 保温 后 ， 再 以 ， ， ， ℃ 冷却 得 到 的金相 组织 由图 可 见 ， 在 低冷速 下 组 织 以粒 状 贝 氏体 为主 ， 在 高冷速 下 以细 长 的板 条 贝 氏体 组 织 为 主 随着冷 速 的升 高 ， 板 条组 织 逐渐增 多 ， 粒 状 组织逐渐减 少 在 以 低 冷 速 冷 却 时 一 ℃ 如 图 ， ， 金 相 组 织 主 要 是粒状 贝 氏体 ， 原奥 氏体 晶粒 内的粒 状 贝 氏 体 组 织 较 粗 大 以 ℃ 冷速 冷 却 后 图 ， 样 品组 织 中原 奥 氏体 晶界 处存 在铁 素 体 ， 这 些 铁 素 体 并未使 原 奥 氏体 晶界 消 失 ， 而 是 向原 奥 氏体 晶 界 一侧 生 长 在 以 ℃ 冷速 冷 却 时 ， 样 品组 织 中 虽然 铁 素 体 不 明显 ， 但 也存 在 一 些 由晶界 生长 的 与 晶 内粒 状 贝 氏体 存 在 较 明显 边 界 的 中温 转 变 组 织 当冷 却 速 度达 到 ℃ 时 ， 基 体主 要 由板 条 贝 氏体 和 针 状 组 织组 成 数 个平 行 的板条 形成 一 个 板 条束 ， 板 条 束 之 间相 互 交错 ， 基 体 中有 针 状 组 织 ， 板 条 贝 氏体 中 的 成 膜 状 当冷 却 速 度 进 一 步提 高 到 ℃ 时 ， 基 体 中仍 然 有 两 类 主 要 组 织 ， 一类 是 板条 贝 氏体 ， 但 板条 宽度 更 窄 ， 板 条 之 间 的 也更 细 长 ， 在 该 放 大 倍 数 下 不 易观 察 到板 条 间细 节 另 外 ， 基 体 中有 由晶界 或 晶 内 变 形 带 上 生 长 的更 尖 锐 的针 状 组 织 图 是 热 模 拟 试 样 在 ℃ 变 形 后 不 弛 豫 ， 直接 以不 同冷 却速 度冷 却 后 的金 相 组 织 在冷速 低 于 ℃ 时 ， 变 形 后 直 接 冷 却 与 弛 豫 后 再 冷 却 的金 相 组 织 类 型 区 别 不 大 当冷 速 大 于 ℃ 后 ， 组织 中板 条 贝 氏体较 弛 豫 后 同条件 下 的要 粗 大 ， 板 条特 征 不 如 弛 豫 的 明显 板 条 间 的残 余 奥 氏体 或 岛 的形 状 为 片 状 对 比变 形 后 直 接 冷 却 组 织 和 变形 后 弛 豫 再冷 却 的组 织 图 和 图 ， 可 以看 到 在 以 ℃ 冷 速 冷 却 时 ， 经 过 弛 豫 后 ， 板 条 组 织 更 加 清 晰 ， 板 条 间 的 组 元 更 加连 续且 成 薄膜 状 为 了更 清 楚 地 观 察 快 速 冷 却 后 组 织 中 的 细 节 ， 图 给 出变 形 后 弛 豫 与 不 弛 豫 组 织 对 比 的 照 片 其 中 与 为 弛 豫 以 ℃ 冷 却 后 试样 的组 织 ， 与 为不 弛 豫 以 ℃ 冷 却 后 试 样 的组 织 由 照 片可 看 到 ， 当冷 却速 度 较 高 时 ， 弛 豫 与 不 弛 豫 显 微 组 织 差 别 较 大 ， 主 要 表 现 在 以下 几 方 面 第 一 ， 弛 豫 后 加 速 冷 却 所得 到 的 贝 氏体 组 织 为较清 晰 的板 条 贝 氏体 ， 板 条 束 短 、 相 互 交 叉 ， 板条 间 的 颗 粒 较 小且 多为膜 状 ， 不 弛 豫 的试样 在相 同冷速 下 冷 却 得 到 的贝 氏 图 变形 后 弛豫 以 不 同冷 速 冷 却后 的金 相 组 织 ℃ ℃ ℃ ℃ · ℃ 伪 ℃ ℃
·262· 北京科技大学学报 2004年第3期 (a) b)3 15m 图3变形后不弛豫直接等冷速冷却后的金相组织.(a)1℃/s;b)5℃/s;(©)10℃s;(d)30℃s Fig.3 Optical microstructures of deformed low-carbon bainitic steel cooled at different rates:(a)1C/s;(b)5C/s;(c)10C/s; (d)30℃s 10m 31L10m 图430℃s冷却弛豫(a)(c)与直接冷却(b),(d)的SEM组织形貌 Fig.4 SEM photographs of deformed low-carbon bainitic steel:(a),(c)relaxed and cooled at 30C/s;(b),(d)cooled at 30C/s 体板条不如前者板条清晰，MWA形态多趋为粒 其中有些白色痕迹是由于组织边界效应造成的， 状，板条特征不明显；其次，基体中第二种相的比 并非MWA,在统计时除掉了这些干扰部分，每个 例也有差别，对于弛豫后加速冷却试样，基体中 试样统计40个视场.统计结果表明，在30℃/s冷 存在较多针状组织（针状铁素体或不规则粒状贝 却条件下，对于经过弛豫的试样，组织中MWA体 氏体).这些组织沿晶界向晶内生长也可在晶内 积分数平均值为7.0%±2.1%之间，而未经弛豫试 变形带或亚晶界上形核长大；另外，基体中残余 样，组织中M/A体积分数平均值10.7%±2.8%.由 奥氏体的体积分数有区别，弛豫后加速冷却的试 以上统计结果可见，经过弛豫的组织中MWA含量 样中残余奥氏体或M/A岛的体积分数比不弛豫 较少 的要少. 为了比较MA的含量，对以30℃/s冷速冷却 3讨论 的试样的组织，应用图像分析软件统计了其中 利用RP℃技术研究低碳贝氏体钢组织细化 MWA的含量（面积法）.SEM照片中残余奥氏体或 原理发现，在变形奥氏体弛豫后，变形组织中位 MWA岛与基体有较高的衬度（如图4所示），考虑 错组态的变化以及微合金元素的应变诱导析出
北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 图 变形 后 不 弛豫 直 接 等冷 速 冷却后 的金 相 组织 ℃ ℃ ， 坛 ℃ 抽 训 洲 脚 别 ” ， ’ 筋白阮 ， 砒 。 油湘 腼 洲 ， 卜一一 ‘ ， 一 “ ， 例腼加 阳 〕， 。 湘 旧月 会。 图 ℃ 冷 却弛豫 ， 与直 接冷 却 ， 的 组织形 貌 · 一 比 ， 伪 ， ℃ 体 板条 不 如 前者 板 条 清 晰 ， 形 态 多趋 为粒 状 ， 板 条特 征 不 明显 其 次 ， 基 体 中第二 种相 的 比 例 也 有 差 别 ， 对 于 弛 豫后 加速 冷 却试 样 ， 基 体 中 存在 较 多针 状 组 织 针状 铁 素 体 或 不 规 则粒状 贝 氏 体 这 些 组 织 沿 晶界 向晶 内生 长 也 可 在 晶 内 变 形 带 或 亚 晶界 上 形 核长 大 另外 ， 基 体 中残 余 奥 氏体 的体积 分数有 区别 ， 弛豫后 加速冷 却 的试 样 中残 余 奥 氏体 或 岛的体 积 分 数 比不 弛豫 的要 少 为 了比较 才 的含 量 ， 对 以 ℃ 冷速冷却 的试 样 的组 织 ， 应 用 图像 分 析 软 件统 计 了其 中 的含 量 面积 法 照 片 中残 余 奥 氏体或 岛与基 体有较 高的衬度 如 图 所 示 ， 考 虑 其 中有 些 白色痕迹 是 由于 组 织 边 界效应造成 的 ， 并非 ， 在 统计 时 除掉 了这 些 干 扰 部 分 ， 每个 试 样 统计 个 视 场 统 计 结果 表 明 ， 在 ℃ 冷 却 条件 下 ， 对 于 经 过 弛 豫 的试样 ， 组 织 中 体 积 分 数平 均值 为 士 之 间 ， 而 未经 弛 豫试 样 ， 组 织 中 体 积 分数平 均 值 月名 由 以上 统计 结果 可见 ， 经 过 弛豫 的组织 中入灯 含 量 较 少 讨 论 利用 即 技 术研 究低碳 贝 氏体钢 组 织 细 化 原 理 发现 〔 ， 在变形 奥 氏体弛豫后 ， 变形 组 织 中位 错 组态 的变化 以及 微 合金 元 素 的应 变诱导析 出
Vol.26 No.3 胡良均等：驰豫一析出一控制相变技术中冷却速度对组织的影响 ·263· 对中温转变组织的细化有重要作用，按RPC工艺 的M/A含量对钢的韧性不利，因此变形后弛豫将 模拟轧制低碳贝氏体钢时也得到了超细化的中 有利于提高钢的综合性能，尤其是韧性指标. 温转变组织，并且有明显的强化和韧化效果网.然 而，有关弛豫后冷却速度对组织细化的影响并不 4结论 明确.本文的实验结果表明，变形奥氏体弛豫后， (1)利用RPC技术细化低碳贝氏体钢时，其 在较低冷速冷却时，相变后的组织主要是粒状 最终组织与冷却速度有关，当冷却速度较低时， 贝氏体，晶粒边界不明显，该类型贝氏体组织的 相变后组织主要为边界及取向不清晰的粒状贝 韧性并不好，强度也不高.为了提高强度与韧 氏体；当冷却速度大于10℃s后，得到的组织以 性，要利用较高冷却速度下的组织，即细化的板 板条贝氏体为主.板条较细长且残余奥氏体或 条贝氏体组织，该类组织的特点是板条细（残余 M/A成薄膜状分布在板条之间. 奥氏体或MWA以薄膜状存在于板条之间)，并且 (2)在相同快速冷却条件下，变形奥氏体抛豫 板条束的尺寸由于针状铁素体及位错胞状结构 后，所得板条组织比未经弛豫就快速冷却试样中 的作用而细化向.由此可见，弛豫后加速冷却的速 的板条组织更细，板条形状更清晰 度一般应大于10℃5，此时的组织类型及组织细 (3)定量统计表明，在加速冷却条件下，经过 化程度能提高低碳贝氏体钢的强度和韧性， 弛豫的组织中M/A含量比未弛豫组织少， 另外，比较弛豫后加速冷却与不弛豫就加速 冷却的组织时发现，驰豫对贝氏体束中板条贝氏 参考文献 体的宽度有影响.在同等冷却速度下，弛豫试样 1 Shibata K,Asakura K.Transformation behabior and micro- 中板条贝氏体更细：弛豫试样基体中粒状贝氏 structures in ultra-low carbon steels [J].ISIJ Int,1995,35: 体、针状铁素体等第二相组织也较多，这些第二 982 类相组织起到分割板条贝氏体组织的作用；且弛 2 Fujiwara K,Okaguchi S,Ohtani H.Effect of hot deforma- tion on bainite structure in low carbon steels [J]ISIJ Int, 豫后基体中残余奥氏体或MWA的含量能减少， 1995,35:1006 已有研究表明，由于变形使奥氏体的相变 3 Yamamoto S,Yokoyama H,Yamada K,et al.Effect of the 温度提高，因此在变形后只有提高冷却速度才能 austenite grain size and deformation in the unrecrystalliz- 得到较细的板条贝氏体组织.由本文实验结果可 ed austenite region on bainite transformation behavior and 见，变形奥氏体弛豫一段时间再冷却，能得到比 microstructure [J].ISIJ Int,1995,35:1020 在同等冷却速度条件下未弛豫更细的相变组织. 4 Chiou C S,Yang JR,Huang C Y.The effect of prior com- 可见，弛豫过程对变形奥氏体的稳定性是有影响 pressive deformation of austenite on toughness property in an ultra-low carbon bainitic steel [J].Mater Chem Phys, 的，弛豫后在一定的冷速下，中温相变的温度范 2001,69:113 围应有所下降，因此最后得到的板条贝氏体组织 5 Bai D Q,Yue S,Maccagno T M,et al.Effect of deforma- 更细，这对最终力学性能是有益的，当然，在该微 tion and cooling rate on the microstructures of low carbon 合金体系下，特别是在弛豫的条件下，相变先期 Nb-B steels [J].ISIJ Int,1998,38:371 形成的针状铁素体或不规则粒状贝氏体等第二 6王学敏，尚成嘉，杨善武，等，组织细化的控制相变 相组织与板条贝氏体组织的合理搭配，对强度和 技术机理研究[.金属学报，2002,38：661 韧性的提高也是影响的， 7 Wang X,He,Yang S,et al.Refining of Intermediate trans- 由于钢在非再结晶区变形，组织中产生了大 formation microstructure by relaxating processing[J].ISIJ Int,2002.42:1553 量的位错和畸变能，加上变形温度在850℃，在弛 8尚成嘉，杨善武，王学敏，等.RP℃对800MPa级低合 豫过程中很容易发生应变诱导析出，一些合金元 金高强度钢的影响[).北京科技大学学报，2002,24 素会形成碳化物析出”，钉扎在位错或晶界和亚 (2):129 晶界上，而弛豫过程为析出提供了时间，由于微 9 Kim Y M,Kim S K,Lim Y J,et al.Effect of microstructure 合金元素和碳的析出，基体中固溶的合金元素减 on the yield ratio and low temperature toughness of line- 少了，在随后的转变过程中形成的MWA的量自然 pipe steels [J].ISIJ Int,2002,42:1571 就少了.未经弛豫喇变形后快冷，析出不如弛豫 10尚成嘉，杨善武，王学敏，等，新颖的贝氏体/铁素体 后的试样充分，因此相对于未弛豫的组织，变形 双相低碳微合金钢)].北京科技大学学报，2003,25 弛豫后的组织中MA的含量自然较高，由于较多 (3):287 (下转第296页)
胡 良均 等 弛豫一析 出一控制相 变技 术 中冷却速 度对 组 织 的 影 响 对 中温 转变 组 织 的细 化 有 重 要 作 用 按 工 艺 模 拟 轧 制 低 碳 贝 氏体钢 时 也 得 到 了超 细 化 的 中 温 转变组 织 ， 并 且 有 明显 的强化 和 韧 化 效 果 〔 然 而 ， 有 关 弛豫 后 冷却 速 度 对 组 织 细 化 的影 响 并不 明确 本文 的实验 结果 表 明 ， 变形 奥 氏体 弛豫 后 ， 在较 低 冷速 冷 却 时 ， 相 变后 的组 织 主 要 是 粒 状 贝 氏体 ， 晶粒边 界 不 明显 ， 该类 型 贝 氏体 组 织 的 韧 性 并不 好 ‘ ， 强度 也 不 高 『 为 了提 高 强度 与韧 性 ， 要 利用 较高冷 却 速 度 下 的组 织 ， 即 细 化 的板 条 贝 氏体 组 织 该类 组 织 的特 点 是板 条 细 残 余 奥 氏体或 以薄 膜 状 存 在 于 板 条 之 间 ， 并 且 板 条 束 的尺 寸 由于 针 状 铁 素 体 及 位错 胞 状 结 构 的作用 而 细化 陌， 由此 可 见 ， 弛 豫后 加 速 冷 却 的速 度 一 般应 大 于 ℃ ， 此 时 的组 织类 型及 组 织 细 化 程 度 能提 高低 碳 贝 氏体 钢 的强度 和 韧 性 另外 ， 比较 弛 豫 后 加 速 冷 却 与 不 弛 豫 就 加速 冷 却 的组 织 时发现 ， 弛豫对 贝 氏体束 中板 条 贝 氏 体 的宽度 有 影 响 在 同等 冷 却 速 度 下 ， 弛豫 试 样 中板 条 贝 氏体 更 细 弛 豫 试 样 基 体 中粒 状 贝 氏 体 、 针 状 铁 素体 等第 二 相 组 织 也较 多 ， 这 些 第 二 类相 组 织起 到 分 割 板 条 贝 氏体 组 织 的作 用 且 弛 豫 后 基 体 中残 余 奥 氏体 或 的含 量 能减 少 己有 研 究表 明 汇 ， 由于 变 形 使 奥 氏体 的相 变 温度 提 高 ， 因此在变形 后 只 有 提 高冷却速 度 才 能 得 到较细 的板条 贝 氏体组 织 由本文 实验 结 果 可 见 ， 变 形 奥 氏体弛 豫 一 段 时 间再 冷 却 ， 能得 到 比 在 同等冷 却速 度 条 件 下 未 弛 豫 更细 的相 变 组 织 可 见 ， 弛豫过 程 对 变形 奥 氏体 的稳 定性 是 有 影 响 的 弛 豫 后在 一 定 的冷 速下 ， 中温相 变 的温 度 范 围应 有 所 下 降 ， 因此 最 后 得 到 的板 条 贝 氏体 组 织 更 细 ， 这对 最 终 力 学性 能 是有 益 的 当然 ， 在 该微 合 金 体 系下 ， 特 别 是 在 弛豫 的条 件 下 ， 相 变 先 期 形 成 的针 状 铁 素 体 或 不 规 则 粒 状 贝 氏体 等 第 二 相 组织 与板条 贝 氏体 组织 的合理 搭配 ， 对 强度和 韧 性 的提 高也 是 影 响 的‘ 由于 钢 在 非 再结 晶区 变 形 ， 组 织 中产 生 了大 量 的位 错 和 畸变 能 ， 加 上 变 形温 度 在 ℃ ， 在 弛 豫 过程 中很 容 易发 生应 变 诱 导析 出 ， 一 些 合 金 元 素会 形 成 碳 化 物 析 出 〔 ， 钉 扎 在位 错 或 晶界和 亚 晶界 上 ， 而 弛 豫 过 程 为 析 出提 供 了 时 间 由于 微 合 金 元 素 和碳 的析 出 ， 基体 中 固溶 的合 金 元 素减 少 了 ， 在 随后 的转变过 程 中形 成 的 的量 自然 就 少 了 未 经 弛 豫钢 变 形 后 快冷 ， 析 出不 如 弛 豫 后 的试 样 充 分 因此 相对 于 未 弛 豫 的组 织 ， 变 形 弛豫后 的组 织 中入刃 的含 量 自然 较 高 由于 较 多 的 含 量 对 钢 的韧 性不 利 ， 因此 变形 后 弛豫将 有 利 于 提 高钢 的综 合 性 能 ， 尤 其 是韧 性 指 标 结 论 利 用 技 术 细 化 低 碳 贝 氏体 钢 时 ， 其 最 终组 织 与 冷 却 速 度 有 关 当冷 却 速 度 较 低 时 ， 相 变 后 组 织 主 要 为 边 界 及 取 向不 清 晰 的粒状 贝 氏体 当冷 却 速 度 大 于 ℃ 后 ， 得 到 的组 织 以 板 条 贝 氏体 为 主 板 条 较 细 长 且 残 余 奥 氏体 或 树 成 薄膜 状 分 布 在 板 条之 间 在 相 同快速 冷 却 条 件 下 ， 变形 奥 氏体 弛豫 后 ， 所 得 板条 组 织 比未 经 弛豫 就 快速 冷 却 试 样 中 的板 条 组 织 更 细 ， 板 条 形 状 更 清 晰 定 量 统 计 表 明 ， 在加 速 冷 却 条 件 下 ， 经 过 弛豫 的组 织 中 含 量 比未 弛 豫 组 织 少 参 考 文 献 ， 们 仁 ， ， 枷 ， ， ， ， 、 妞 ， ， 台 ， 如 【 ， ， ， ， 一 而 月 ， ， ， ， ， 一 ， ， 王 学敏 ， 尚成 嘉 ， 杨善 武 ， 等 组 织 细 化 的控制 相变 技 术机理研 究 金 属 学 报 ， ， 研 ， ， ， ， ， 尚成 嘉 ， 杨善 武 ， 王 学敏 ， 等 对 级低 合 金 高强 度钢 的影 响 北京科 技大 学学报 ， ， ， ， ， 咖 ， ， 尚成 嘉 ， 杨 善武 ， 王 学敏 ， 等 新颖 的 贝 氏体 铁 素体 双 相 低碳微合 金钢 北 京 科技 大 学 学报 ， ， 下转第 页
·296· 北京科技大学学报 2004年第3期 参考文献 oying and shock compression [J].J Mater Sci Lett,1997, 1陈文革，丁秉均.钨铜基复合材料的研究及进展). 35(2):152 5贾成厂，金雪华.用机械活化与化学活化方法制备 粉末治金工业，2001,11(3)：45 2蔡一湘，刘伯武.铜钨复合材料致密化问题和方法 WCu合金[.粉末冶金技术，2001,19(3)：148 ).粉末冶金技术，1999,17(2)：138 6张丽英，吴成义.一种超细晶粒钨-铜合金的制造方 3吕大铭.我国钨基高压触头材料的生产现状和对今 法P1.中国专利，ZL01144212.3;国际专利.C22C 27/04 后发展的看法[.粉末治金技术，1987,5(3)：164 4 Mashimo T,Huang X S.Non-equilibrium W-Cu system 7张丽英，吴成义.气流谐振式超声雾化喷嘴P].中 alloy powder and bulk body prepared by mechanical all- 国专利，ZL94247337.X.1994 Preparation of Nanoscaled WO;-CuO Composite Powders XU Jinlong,ZHANG Liying,LIN Tao,WU Chengyi Materials Science and Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT The method of airflow ultrasonic spray thermochemical process was discussed,which can be used to produce nano-scaled amorphous WO,-CuO composite powders directly.The hot decomposition process and the conversion process from amorphous to micro-crystal of the powders were investigated by XRD,TEM and TG-DSC. The results show that it is feasible to industrially produce nano-scaled WO,-CuO composite powders on a large scale by means of airflow ultrasonic spray thermochemical process.The average particle size of WO,-CuO composite powders is less than 50 nm,and their shape is spherical. KEY WORDS airflow ultrasonic spray thermochemical process;nano-scaled composite powder;W-Cu alloy *条举条举条海※*米本米米*米条案条茶姿米套米米米*米米米米***杂米米米半##孝孝米幸春茶米米米米米米米*米米茶米#郑#米装米米米米米米米米米米本*米*米茶据装米妆 (上接第263页) Effect of Relaxation Process and Cooling Rate on Intermediate Phase Transforma- tion Structure Refinement HU Liangjun,SHANG Chengiia,WANG Xuemin,ZHAO Yuntang,HE Xinlai Materials Science and Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT The intermediate transformation microstructure of low-carbon bainite steel was analyzed,which had been deformed in the non-recrystallization temperature range,relaxed for a period of time and cooled by various cooling rates.The influence of relaxation process and cooling rate on the intermediate transformation structure type and microstructure refinement was revealed.The results show that in a slowly cooled sample after relaxation the transformation structure is mainly granular bainite and the effect of relaxation refinement is not marked.But while the cooling rate is fast enough (>10C/s),the main microstructure is lath-like bainite,and relaxation effect can be seen clearly.After relaxation,the lath of bainitic ferrite is more fine and sharp,the morphology of M/A constituent is film-like.Comparing with the non-relaxed sample,it is clearly seen that the relaxation of deformed austenite ben- efits to obtain ultra-fine lath-like bainite structure.At the same cooling rate,the amount of M/A constituent decrea- ses in the relaxed sample. KEY WORDS low carbon bainite steel;cooling rate;microstructure refinement;relaxation-precipitation-con- troling process
· · 北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 参 考 文 献 陈文革 ， 丁 秉均 钨铜 基 复合材料 的研 究及 进 展 粉 末 冶金 工 业 ， ， 蔡一湘 ， 刘 伯 武 铜 钨 复合 材料 致密 化 问题和 方 法 粉末 冶金 技术 ， ， 吕大铭 我 国钨基 高压 触 头材料 的生 产现 状和 对今 后 发展 的看法 粉 末冶 金 技术 ， ， ， 一 一 耐 ， ， 贾 成 厂 ， 金 雪华 用 机械 活 化 与化 学 活 化 方法 制 备 曰 合 金 粉末 冶 金 技术 ， ， 张丽 英 ， 吴 成 义 一种超 细 晶粒钨 一 铜 合 金 的制造 方 法 』中 国专 利 ， 国 际专 利 ， 张 丽 英 ， 吴成 义 气 流 谐振 式超声 雾化喷嘴 中 国专 利 ， 一 万 ， 乙队咬刃 ” ， 五五 ， 邵 刀 ， 们 ， ， ， 一 一 一 ， 一 一 一 一 ， 一 上 接 第 页 几 月口 ， ‘弘侧刃 刀 ， 恻刀召 ， 乙从咬口 ， ， ， ， ， 一 ， 妙 ℃ ， 江 一 此 ， ， ， 灯 一 一 ， 一 一 议 毗 ， 一 一