Vol.28 No.8 聂侧等：高强度低碳贝氏体钢工艺和组织对性能的影响 ·735· 为薄膜状，贝氏体板条内有较高的位错密度，板 发生针状铁素体转变，而在480℃等温组织主要 条宽度为0.5m以下，板条平直且彼此平行排 为板条贝氏体.可见该1#钢通过控制等温工艺 列. 可得到三类中温转变组织，即准多边形铁素体，针 由以上等温转变结果分析可知，由于该成分 状铁素体和板条状贝氏体 的低碳微合金钢含有Mn,Nb,Mo,Cu,B等微合 22连续冷却组织 金元素.这些元素在很大程度上抑制晶界铁素体 由图3可见：1℃·s冷却试样的组织主要为 的形核，在670℃等温200s以内，铁素体很难形 粒状贝氏体和准多边形铁素体；而3℃·s冷却 成.经较长时间等温，才有等轴铁素体的形成，表 试样的组织主要为粒状贝氏和少量的板条贝氏体 明这类钢等轴铁素体转变的孕育期很长.当在 铁素体；当冷却速度为10℃s1主要为板条贝氏 620℃等温200s时，基体中出现了少量准多边形 体和少量粒状贝氏体，且冷速越高(30℃·s1), 铁素体，分布比较弥散：另外，在530℃等温主要 板条越细. b 60μm 60 um 30 um 30m 图3不同冷却速度下2钢连续冷却试样的金相组织.(1℃·s1:(b3℃·s:(c)10℃·s1:(d)30℃·s-1 Fig.3 Microstructures of 2steel at different continuous cooled speeds (a)1 C-s(b)3 Cs1 (c)10C-s-;(d)30 Cs 3钢中未添加Mo,而Cu,Ni也比2钢的含 对比2钢和3钢，由于存在一定的成分差 量低.由图4可以看出：当冷却速度为1℃·s1 异，因此在相同的冷却过程下，相变产物却有所差 时，连续转变组织主要是铁素体和珠光体，可见在 别.通过改变冷却制度，可以控制得到相应的组 低冷速条件下，将不可避免的出现大量铁素体和 织类型和数量.一般来说，对于3钢，当冷却速 一定量珠光体组织：当冷却速度为5℃·s时，除 度大于10℃·s1时，可抑制铁素体珠光体转变 有等轴铁素体外，还有准多边形铁素体，针状铁素 得到准多边形铁素体，粒状贝氏体和较细小的 体和粒状贝氏体组织，在各类铁素体边缘，有不规 M/A组元：冷却速度越高，粒状贝氏体越多，M/A 则形状的M/A岛或退化珠光体9；当冷却速度 组元越小且分散并出现少量板条贝氏体.而对于 为10℃s1,主要组织为粒状贝氏体及少量准多 有Mo且其他微合金成分均较高的2钢，则在3 边形体素体.进一步提高冷却速度(30℃·s1, ℃·s以上的冷却速度就可得到以粒状贝氏体为 将出现板条贝氏体，该情况下板条贝氏体比同冷 主的连续冷却组织，随着冷却速度的升高，粒状贝 速下2“钢的板条要宽，另外粒状贝氏体比例 氏体增多，同时出现板条状贝氏体，M/A组元更 较多 加弥散细小，呈取向分布间或出现薄膜状M/A.为薄膜状 , 贝氏体板条内有较高的位错密度, 板 条宽度为 0.5 μm 以下 , 板条平直且彼此平行排 列. 由以上等温转变结果分析可知 ,由于该成分 的低碳微合金钢含有 M n , Nb , Mo , Cu , B 等微合 金元素.这些元素在很大程度上抑制晶界铁素体 的形核 ,在 670 ℃等温 200 s 以内 ,铁素体很难形 成.经较长时间等温 ,才有等轴铁素体的形成 ,表 明这类钢等轴铁素体转变的孕育期很长.当在 620 ℃等温 200s 时, 基体中出现了少量准多边形 铁素体 ,分布比较弥散;另外 , 在 530 ℃等温主要 发生针状铁素体转变 , 而在 480 ℃等温组织主要 为板条贝氏体 .可见该 1 #钢通过控制等温工艺 可得到三类中温转变组织 ,即准多边形铁素体,针 状铁素体和板条状贝氏体 . 2.2 连续冷却组织 由图 3 可见 :1 ℃·s -1冷却试样的组织主要为 粒状贝氏体和准多边形铁素体 ;而 3 ℃·s -1冷却 试样的组织主要为粒状贝氏和少量的板条贝氏体 铁素体;当冷却速度为 10 ℃·s -1主要为板条贝氏 体和少量粒状贝氏体 , 且冷速越高(30 ℃·s -1), 板条越细 . 图 3 不同冷却速度下 2 #钢连续冷却试样的金相组织.(a)1 ℃·s -1 ;(b)3 ℃·s -1 ;(c)10 ℃·s -1 ;(d)30 ℃·s -1 Fig.3 Microstructures of 2 #steel at different continuous cooled speeds:(a)1 ℃·s -1 ;(b)3 ℃·s -1 ;(c)10 ℃·s -1 ;(d)30 ℃·s -1 3 #钢中未添加 Mo ,而 Cu , Ni 也比 2 #钢的含 量低.由图 4 可以看出:当冷却速度为 1 ℃·s -1 时,连续转变组织主要是铁素体和珠光体,可见在 低冷速条件下, 将不可避免的出现大量铁素体和 一定量珠光体组织;当冷却速度为 5 ℃·s -1时 ,除 有等轴铁素体外 ,还有准多边形铁素体 ,针状铁素 体和粒状贝氏体组织 ,在各类铁素体边缘,有不规 则形状的 M/A 岛或退化珠光体[ 4] ;当冷却速度 为 10 ℃·s -1 ,主要组织为粒状贝氏体及少量准多 边形体素体 .进一步提高冷却速度(30 ℃·s -1), 将出现板条贝氏体 , 该情况下板条贝氏体比同冷 速下 2 #钢的板条要宽, 另外粒状贝氏体比例 较多 . 对比 2 #钢和 3 #钢 ,由于存在一定的成分差 异,因此在相同的冷却过程下 ,相变产物却有所差 别.通过改变冷却制度 ,可以控制得到相应的组 织类型和数量 .一般来说 , 对于 3 #钢, 当冷却速 度大于 10 ℃·s -1时, 可抑制铁素体珠光体转变, 得到准多边形铁素体 , 粒状贝氏体和较细小的 M/A 组元;冷却速度越高,粒状贝氏体越多, M/A 组元越小且分散并出现少量板条贝氏体 .而对于 有 Mo 且其他微合金成分均较高的 2 #钢 ,则在 3 ℃·s -1以上的冷却速度就可得到以粒状贝氏体为 主的连续冷却组织, 随着冷却速度的升高,粒状贝 氏体增多,同时出现板条状贝氏体, M/A 组元更 加弥散细小,呈取向分布间或出现薄膜状 M/A . Vol.28 No.8 聂 等:高强度低碳贝氏体钢工艺和组织对性能的影响 · 735 ·