梁江涛等：1300MPa级Nb微合金化DH钢的组织性能 395· 90 未回火的淬火态马氏体3-1.DH2钢的两相区保 8o 温温度要高于DH1钢，两相区保温时得到体积分 70 数为80%的奥氏体，奥氏体中的碳和锰含量也比 DHI钢中相应降低，Ts点要高于DHI钢，快速冷 0 --Retained austenite 后得到大量的马氏体和少量奥氏体，在等温阶段， Ferrite 40 Martensite 马氏体发生回火分解，转变为回火马氏体，在随后 冷却过程中奥氏体部分转变为马氏体，成为淬火 20 态马氏体，保留到室温的奥氏体为残留奥氏体 在DH3钢中，各相形貌及分布状况变化较大，铁素 0 DH1 DH2 DH3 体体积分数下降到7%，马氏体体积分数上升到 Steel 883%,残留奥氏体体积分数上升到4.7%，马氏体 图5实验钢中各相体积分数 相几乎全为回火马氏体 Fig.5 Volume fraction of each phase in the tested steels 图6为DH2钢的TEM照片，图6(a)为组织中 的碳化物，但是各相的状态、体积分数和分布位置 铁素体的形貌，可以看到铁素体晶粒内部有大量 有明显差别 位错线.图6(b)为组织中马氏体形貌，可以看出马 在DH1钢组织中，铁素体形貌类似于不规则 氏体板条边界模糊，为明显的回火马氏体特征，这 多边形状，铁素体基体上分布着大小不一的碳化 与实验钢的SEM照片特征相符 物，马氏体几乎全部为淬火态马氏体组织（根据马 (a) (b) 氏体分解和碳化物析出程度来分辨组织中的淬火 马氏体和回火马氏体)，组织中有明显的带状组 织.铁素体体积分数由DH1钢中的35%降为 ensite DH2钢中的20%，马氏体体积分数由62.6%增大 14m 500nm 到75.8%，残留奥氏体体积分数由2.4%增大到 图6DH2实验钢的TEM图 4.2%,并且在DH2钢中马氏体大部分为回火马氏 Fig.6 TEM photographs of DH2 the tested steels 体，仅有少量的淬火态马氏体.这是由于DH1钢 2.2实验钢中残留奥氏体的转变行为 的两相区保温温度较低，在铁素体和奥氏体两相 图7(a)为实验钢的XRD谱线图，图7(b)为实 区形成的奥氏体含量较少，两相区保温时铁素体 验钢的残留奥氏体体积分数及残留奥氏体碳含 内碳和锰等奥氏体稳定元素向奥氏体中扩散，得 量，计算表明，DH钢的残留奥氏体体积分数为 到富碳和富锰的奥氏体，该部分奥氏体的Ts偏 2.4%,DH2钢的残留奥氏体体积分数为4.2%， 低，快速冷却时只有少量奥氏体向马氏体转变，在 DH3钢的残留奥氏体的体积分数达到4.7%， 等温阶段结束后冷却至室温的过程中剩余的大部 DHI钢、DH2钢和DH3钢残留奥氏体中的碳元素 分奥氏体向马氏体转变，此时形成的马氏体均为 质量分数分别为0.59%、0.75%和0.9%.两相区保 5.0 1.0 (a (21 (b) 4.5 -o-Retained austenite fraction (200) -Carbon content 0 0.9 4.0 DH3 (220 (311) 0.8 3.5 DH2 3.0 DHI 0.6 2.0 50 60 70 80 90 DHI DH2 DH3 2) Steel 图7实验钢的XRD谱线()和实验钢中残留奥氏体体积分数及残留奥氏体中碳元素的质量分数(b) Fig.7 XRD patterns of the tested steels(a)and retained austenite volume fraction and carbon mass fraction in retained austenite of the tested steels(b)的碳化物，但是各相的状态、体积分数和分布位置 有明显差别. 在 DH1 钢组织中，铁素体形貌类似于不规则 多边形状，铁素体基体上分布着大小不一的碳化 物，马氏体几乎全部为淬火态马氏体组织（根据马 氏体分解和碳化物析出程度来分辨组织中的淬火 马氏体和回火马氏体），组织中有明显的带状组 织 . 铁素体体积分数 由 DH1 钢 中 的 35% 降 为 DH2 钢中的 20%，马氏体体积分数由 62.6% 增大 到 75.8%，残留奥氏体体积分数 由 2.4% 增 大 到 4.2%，并且在 DH2 钢中马氏体大部分为回火马氏 体，仅有少量的淬火态马氏体. 这是由于 DH1 钢 的两相区保温温度较低，在铁素体和奥氏体两相 区形成的奥氏体含量较少，两相区保温时铁素体 内碳和锰等奥氏体稳定元素向奥氏体中扩散，得 到富碳和富锰的奥氏体，该部分奥氏体的 TMs 偏 低，快速冷却时只有少量奥氏体向马氏体转变，在 等温阶段结束后冷却至室温的过程中剩余的大部 分奥氏体向马氏体转变，此时形成的马氏体均为 未回火的淬火态马氏体[13–14] . DH2 钢的两相区保 温温度要高于 DH1 钢，两相区保温时得到体积分 数为 80% 的奥氏体，奥氏体中的碳和锰含量也比 DH1 钢中相应降低，TMs 点要高于 DH1 钢，快速冷 后得到大量的马氏体和少量奥氏体，在等温阶段， 马氏体发生回火分解，转变为回火马氏体，在随后 冷却过程中奥氏体部分转变为马氏体，成为淬火 态马氏体，保留到室温的奥氏体为残留奥氏体. 在 DH3 钢中，各相形貌及分布状况变化较大，铁素 体体积分数下降到 7%，马氏体体积分数上升到 88.3%，残留奥氏体体积分数上升到 4.7%，马氏体 相几乎全为回火马氏体. 图 6 为 DH2 钢的 TEM 照片，图 6（a）为组织中 铁素体的形貌，可以看到铁素体晶粒内部有大量 位错线. 图 6（b）为组织中马氏体形貌，可以看出马 氏体板条边界模糊，为明显的回火马氏体特征，这 与实验钢的 SEM 照片特征相符. (a) 1 μm Dislocation line Ferrite (b) 500 nm Tempered martensite 图 6 DH2 实验钢的 TEM 图 Fig.6 TEM photographs of DH2 the tested steels 2.2    实验钢中残留奥氏体的转变行为 图 7（a）为实验钢的 XRD 谱线图，图 7（b）为实 验钢的残留奥氏体体积分数及残留奥氏体碳含 量. 计算表明，DH1 钢的残留奥氏体体积分数为 2.4%， DH2 钢 的 残 留 奥 氏 体 体 积 分 数 为 4.2%， DH3 钢 的 残 留 奥 氏 体 的 体 积 分 数 达 到 4.7%， DH1 钢、DH2 钢和 DH3 钢残留奥氏体中的碳元素 质量分数分别为 0.59%、0.75% 和 0.9%. 两相区保 DH1 0 10 20 30 40 50 60 70 90 80 DH2 Steel Retained austenite Martensite Ferrite Phase volume fraction/ % DH3 图 5 实验钢中各相体积分数 Fig.5 Volume fraction of each phase in the tested steels 50 60 (a) 70 DH3 DH2 DH1 (200)γ (220)γ (311)γ (200)α (211)α 2θ/(°) Intensity (a.u.) 80 90 DH1 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 DH2 (b) DH3 Steel Retained austenite fraction/ % Carbon content/ % Retained austenite fraction Carbon content 图 7 实验钢的 XRD 谱线（a）和实验钢中残留奥氏体体积分数及残留奥氏体中碳元素的质量分数（b） Fig.7 XRD patterns of the tested steels (a) and retained austenite volume fraction and carbon mass fraction in retained austenite of the tested steels (b) 梁江涛等： 1300 MPa 级 Nb 微合金化 DH 钢的组织性能 · 395 ·