兰鹏等：送装工艺对板坯再加热过程奥氏体晶粒细化的影响 ·1839* 域)，其可能为Y→α相变引起的表面膨胀，推测试样 良好的惯习关系，奥氏体晶界处的原子保留原排列形 的晶界和晶内均发生了铁素体转变.随后升温至1200 式（图4(c)):再次加热奥氏体化后，新奥氏体在铁素 ℃试样重新奥氏体化，如图4()所示，虽然原奥氏体 体/渗碳体晶界或相界处形核，其生长可跨越原奥氏体 晶粒的轮廓也保留了下来（白色虚线），但可明显观察 晶界（图4(）).新的奥氏体晶粒平均尺寸约为30 到新的奥氏体晶粒在原粗大晶粒的晶界和晶内都进行 μm,较初始奥氏体晶粒尺寸(200um)有了明显细化. 了重新形核（红色箭头）.本实验条件下，过冷奥氏体 由此可知，温装工艺可有效地细化基体的奥氏体晶粒， 分解时，铁素体由晶界处形核并向晶内生长，两相保持 大大降低铸坯再加热和轧制时的裂纹敏感性. 200山m 200μm 50m 504m 图4温装过程55钢不同温度下组织和奥氏体品粒变化.(a)1450℃：(b)1100℃：(c)600℃：(d)1200℃ Fig.4 Microstructure and austenite grain evolution of55 steel during war charging processes:(a）l450℃：(b)1l00℃：(c)600℃：(d)1200℃ 2.2铁素体转变量与晶粒细化 晶粒形貌，便于直观观察与统计. 按照图2(a)热制度获得的实验结果如图5所示. 如图6(a)所示，820℃热装时，其奥氏体晶粒尺寸 图5(a)是试样奥氏体化后炉冷至820℃淬火的显微 与图5(a)相比无明显变化，均为300m左右，最大约 组织，晶界已有明显的铁素体膜生成，沿晶界连接，还 为500μm.可见，晶界析出少量铁素体时，重新奥氏体 未向晶内扩展，说明铁素体转变刚刚开始.由铁素体 化后无法细化原粗大的奥氏体晶粒，与上述原位观察 膜勾勒的晶粒尺寸约为300μm,可被认作本实验制度 结果一致.图6(b)~(d)为分别在810、800、790℃热 下SS400钢初始奥氏体晶粒尺寸.降温至810℃，晶界 装后的显微组织，奥氏体品粒细化趋势并不明显，仍有 铁素体开始向晶内扩展，铁素体膜加宽加厚，且铁素体 较大的晶粒约400~500um,平均尺寸约300μm,与 形貌由膜状向块状转变，此时仍可清晰地判断奥氏体 820℃热装的情形无明显差异 晶粒大小，依旧约为300μm,最大达500m,如图5 780℃热装时，可以观察到整体晶粒有略微细化 (b)所示.进一步降温，块状铁素体继续向晶内延伸， 的趋势，平均晶粒尺寸约为250um左右，如图6(e)所 且比例明显增加，已难以辨别奥氏体晶粒尺寸，图5 示.说明此温度下的铁素体析出量对奥氏体化晶粒尺 (c)~(e)所示.降温至770℃时，铁素体已几乎覆盖 寸已有一定细化作用.降至770℃热装时，从图6() 了整个奥氏体，呈块状分布，图5()所示. 中可见再回温之后的奥氏体晶粒有了明显的细化.其 根据图2(b)热制度模拟试样在不同温度热装后 中100μm左右的晶粒数目大大增加，最大的晶粒也降 重新加热至1200℃保温10min后的奥氏体晶粒形貌， 至300μm以下.770℃时，由于奥氏体大量分解为铁 结果如图6所示.此处，在金相图片中沿晶界勾勒了 素体，为加热再奥氏体化时的晶粒形核提供了更多形兰 鹏等: 送装工艺对板坯再加热过程奥氏体晶粒细化的影响 域) ，其可能为 γ→α 相变引起的表面膨胀，推测试样 的晶界和晶内均发生了铁素体转变． 随后升温至 1200 ℃试样重新奥氏体化，如图 4( d) 所示，虽然原奥氏体 晶粒的轮廓也保留了下来( 白色虚线) ，但可明显观察 到新的奥氏体晶粒在原粗大晶粒的晶界和晶内都进行 了重新形核( 红色箭头) ． 本实验条件下，过冷奥氏体 分解时，铁素体由晶界处形核并向晶内生长，两相保持 良好的惯习关系，奥氏体晶界处的原子保留原排列形 式( 图 4( c) ) ; 再次加热奥氏体化后，新奥氏体在铁素 体/渗碳体晶界或相界处形核，其生长可跨越原奥氏体 晶界( 图 4 ( d) ) ． 新的奥氏体晶粒平均尺寸约为 30 μm，较初始奥氏体晶粒尺寸( 200 μm) 有了明显细化． 由此可知，温装工艺可有效地细化基体的奥氏体晶粒， 大大降低铸坯再加热和轧制时的裂纹敏感性． 图 4 温装过程 J55 钢不同温度下组织和奥氏体晶粒变化 . ( a) 1450 ℃ ; ( b) 1100 ℃ ; ( c) 600 ℃ ; ( d) 1200 ℃ Fig． 4 Microstructure and austenite grain evolution of J55 steel during warm charging processes: ( a) 1450 ℃; ( b) 1100 ℃; ( c) 600 ℃; ( d) 1200 ℃ 2. 2 铁素体转变量与晶粒细化 按照图 2( a) 热制度获得的实验结果如图 5 所示． 图 5( a) 是试样奥氏体化后炉冷至 820 ℃ 淬火的显微 组织，晶界已有明显的铁素体膜生成，沿晶界连接，还 未向晶内扩展，说明铁素体转变刚刚开始． 由铁素体 膜勾勒的晶粒尺寸约为 300 μm，可被认作本实验制度 下 SS400 钢初始奥氏体晶粒尺寸． 降温至 810 ℃，晶界 铁素体开始向晶内扩展，铁素体膜加宽加厚，且铁素体 形貌由膜状向块状转变，此时仍可清晰地判断奥氏体 晶粒大小，依旧约为 300 μm，最大达 500 μm，如图 5 ( b) 所示． 进一步降温，块状铁素体继续向晶内延伸， 且比例明显增加，已难以辨别奥氏体晶粒尺寸，图 5 ( c) ～ ( e) 所示． 降温至 770 ℃ 时，铁素体已几乎覆盖 了整个奥氏体，呈块状分布，图 5( f) 所示． 根据图 2( b) 热制度模拟试样在不同温度热装后 重新加热至 1200 ℃保温 10 min 后的奥氏体晶粒形貌， 结果如图 6 所示． 此处，在金相图片中沿晶界勾勒了 晶粒形貌，便于直观观察与统计． 如图 6( a) 所示，820 ℃热装时，其奥氏体晶粒尺寸 与图 5( a) 相比无明显变化，均为 300 μm 左右，最大约 为 500 μm． 可见，晶界析出少量铁素体时，重新奥氏体 化后无法细化原粗大的奥氏体晶粒，与上述原位观察 结果一致． 图 6( b) ～ ( d) 为分别在 810、800、790 ℃ 热 装后的显微组织，奥氏体晶粒细化趋势并不明显，仍有 较大的晶粒约 400 ～ 500 μm，平均尺寸约 300 μm，与 820 ℃热装的情形无明显差异． 780 ℃ 热装时，可以观察到整体晶粒有略微细化 的趋势，平均晶粒尺寸约为 250 μm 左右，如图 6( e) 所 示． 说明此温度下的铁素体析出量对奥氏体化晶粒尺 寸已有一定细化作用． 降至 770 ℃ 热装时，从图 6( f) 中可见再回温之后的奥氏体晶粒有了明显的细化． 其 中 100 μm 左右的晶粒数目大大增加，最大的晶粒也降 至 300 μm 以下． 770 ℃ 时，由于奥氏体大量分解为铁 素体，为加热再奥氏体化时的晶粒形核提供了更多形 · 9381 ·