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第9期 徐仕龙等：形变对板条马氏体回火组织的影响 .905 子的扩散通道有利于渗碳体继续发生Ostwald熟 0.5m左右；渗碳体形貌从细棒状向球状转变，随变 化，使铁素体晶粒内部的渗碳体颗粒消失，铁素体晶 形量增大渗碳体尺寸增大.继续保温60min导致铁 界上的渗碳体颗粒平均尺寸增加，渗碳体颗粒钉扎 素体晶粒长大到1m左右，晶粒内渗碳体消失，原 晶界阻碍晶粒长大，使铁素体晶粒尺寸保持在微米 先在铁素体晶界析出的渗碳体球化粗化，平均尺寸 级（图3(e) 约为350nm左右. 多道次单向压缩热变形实验的累积应变量约为 (3)板条马氏体大塑性变形室温轧制后在 2.14,大塑性变形室温轧制的累积应变量约为 550℃退火保温时间在30min内得到0.3~0.4m 2.30,两者大致相当；但由于热变形过程中铁素体发 超细晶粒和弥散渗碳体颗粒组织，随退火时间延长 生动态再结晶，因此大塑性变形室温轧制后的组织 铁素体再结晶晶粒显著长大，渗碳体颗粒粗化，退 中位错密度更高，高的位错密度为渗碳体的析出提 火60min后铁素体晶粒平均尺寸约1.9m,渗碳体 供了大量的形核位置，从而使在退火过程中大量细 颗粒平均尺寸约为160nm, 小渗碳体颗粒快速析出，同时，高的位错密度为铁 素体的回复与再结晶过程提供充足的驱动力，迅速 参考文献 得到超细铁素体再结晶晶粒组织（图4(b),(c)·铁 [口]雷廷权，姚忠凯.钢的形变热处理.北京：机械工业出版社， 1979 素体晶粒随退火时间延长发生长大，与多道次单向 [2]谭家骏。金属材料强化原理，基本途径及热处理新技术。电子 压缩热变形后保温60min得到lm的铁素体晶粒 工艺技术，1995,6.5 相比，大塑性变形室温轧制后在此温度保温60min [3]徐祖耀.马氏体相变与马氏体.北京：科学出版社，1980 得到的平均1.9m的铁素体晶粒较大，另一方面， [4]Armas A F,Avalos M.Alvarez-Armas I,et al.Dynamic strain ag 由于退火过程中没有位错的再次产生，退火前组织 ing evidences during low cycle fatique deformation in ferrite- 中的位错密度被铁素体回复及再结晶过程所消耗， martensitic stainless steels.J Nucl Mater,1998.258/263:1204 [5]Peng K P,Qian K W,Chen WZ.Effect of dynamic strain aging 随着时间的延长，位错密度降低，碳原子的扩散通道 on high temperature properties of austenitic stainless steel.Mater 减少，渗碳体的Ostwald熟化过程较慢，使渗碳体颗 Sci Eng A,2004,379A:372 粒平均尺寸较小（图3(e),图4(e) [6]De Almeida L H.Le May I,Emygdio P R O.Mechanistic model- 另外，在热变形过程中，渗碳体颗粒的析出是一 ing of dynamic strain aging in austenitic stainless steels.Mater 个渐进的过程，先析出的渗碳体颗粒有可能在某种 Charact,1998,41:137 [7]Valiev RZ.Korznikov A V.Structure and properties of ultrafine 有利的晶体学取向上存在生长现象，从而形成棒状 grained materials produced by severe plastic deformation.Mater 渗碳体颗粒，如图3(a),(b)·但这种棒状渗碳体与 Sci Eng A,1993,168A:141 相同体积的球形颗粒相比具有较高的界面能，因此 [8]Ueji R.Tsuji N,Minamino Y,et al.Ultragrain refinement of plain 在随后的变形过程中棒状渗碳体逐渐消失，试样经 low carbon steel by cold rolling and annealing of martensite.Acta 大塑性变形室温轧制后，在退火前试样内就具有极 ater,2002,50.4177 [9]Ueji R,Tsuji N,Minamino Y,et al.Effect of rolling reduction on 高的应变储存能，碳原子能够快速大量地以球状渗 ult rafine grained structure and mechanical properties of lowcarbon 碳体形式析出，从而在退火组织中没有出现棒状渗 steel thermomechanically processed from martensite starting struc- 碳体颗粒， ture.Sci Technol Ady Mater.2004,5:153 [10]Tsuji N.Ueji R.Minamino Y,et al.A new and simple process to 4结论 obtain nanostructured bulk low carbon steel with superior me chanical property.Scripta Mater.2002.46:305 (1)热变形显著促进马氏体分解过程 [11]李松瑞，周善初，金属热处理.长沙：中南大学出版社，2003 (2)热变形组织铁素体再结晶晶粒尺寸在子的扩散通道有利于渗碳体继续发生 Ostwald 熟 化使铁素体晶粒内部的渗碳体颗粒消失铁素体晶 界上的渗碳体颗粒平均尺寸增加．渗碳体颗粒钉扎 晶界阻碍晶粒长大使铁素体晶粒尺寸保持在微米 级（图3（e））． 多道次单向压缩热变形实验的累积应变量约为 2∙14大塑性变形室温轧制的累积应变量约为 2∙30两者大致相当；但由于热变形过程中铁素体发 生动态再结晶因此大塑性变形室温轧制后的组织 中位错密度更高．高的位错密度为渗碳体的析出提 供了大量的形核位置从而使在退火过程中大量细 小渗碳体颗粒快速析出．同时高的位错密度为铁 素体的回复与再结晶过程提供充足的驱动力迅速 得到超细铁素体再结晶晶粒组织（图4（b）（c））．铁 素体晶粒随退火时间延长发生长大与多道次单向 压缩热变形后保温60min 得到1μm 的铁素体晶粒 相比大塑性变形室温轧制后在此温度保温60min 得到的平均1∙9μm 的铁素体晶粒较大．另一方面 由于退火过程中没有位错的再次产生退火前组织 中的位错密度被铁素体回复及再结晶过程所消耗 随着时间的延长位错密度降低碳原子的扩散通道 减少渗碳体的 Ostwald 熟化过程较慢使渗碳体颗 粒平均尺寸较小（图3（e）图4（e））． 另外在热变形过程中渗碳体颗粒的析出是一 个渐进的过程先析出的渗碳体颗粒有可能在某种 有利的晶体学取向上存在生长现象从而形成棒状 渗碳体颗粒如图3（a）（b）．但这种棒状渗碳体与 相同体积的球形颗粒相比具有较高的界面能因此 在随后的变形过程中棒状渗碳体逐渐消失．试样经 大塑性变形室温轧制后在退火前试样内就具有极 高的应变储存能碳原子能够快速大量地以球状渗 碳体形式析出从而在退火组织中没有出现棒状渗 碳体颗粒． 4 结论 （1） 热变形显著促进马氏体分解过程． （2） 热变形组织铁素体再结晶晶粒尺寸在 0∙5μm左右；渗碳体形貌从细棒状向球状转变随变 形量增大渗碳体尺寸增大．继续保温60min 导致铁 素体晶粒长大到1μm 左右晶粒内渗碳体消失原 先在铁素体晶界析出的渗碳体球化粗化平均尺寸 约为350nm 左右． （3） 板条马氏体大塑性变形室温轧制后在 550℃退火保温时间在30min 内得到0∙3～0∙4μm 超细晶粒和弥散渗碳体颗粒组织随退火时间延长 铁素体再结晶晶粒显著长大渗碳体颗粒粗化．退 火60min 后铁素体晶粒平均尺寸约1∙9μm渗碳体 颗粒平均尺寸约为160nm． 参 考 文 献 ［1］ 雷廷权姚忠凯．钢的形变热处理．北京：机械工业出版社 1979 ［2］ 谭家骏．金属材料强化原理、基本途径及热处理新技术．电子 工艺技术19956：5 ［3］ 徐祖耀．马氏体相变与马氏体．北京：科学出版社1980 ［4］ Armas A FAvalos MAlvarez-Armas Iet al．Dynamic strain aging evidences during low cycle fatigue deformation in ferritemartensitic stainless steels．J Nucl Mater1998258／263：1204 ［5］ Peng K PQian K WChen W Z．Effect of dynamic strain aging on high temperature properties of austenitic stainless steel．Mater Sci Eng A2004379A：372 ［6］ De Almeida L HLe May IEmygdio P R O．Mechanistic modeling of dynamic strain aging in austenitic stainless steels．Mater Charact199841：137 ［7］ Valiev R ZKorznikov A V．Structure and properties of ultrafine grained materials produced by severe plastic deformation．Mater Sci Eng A1993168A：141 ［8］ Ueji RTsuji NMinamino Yet al．Ultragrain refinement of plain low carbon steel by cold rolling and annealing of martensite．Acta Mater200250：4177 ［9］ Ueji RTsuji NMinamino Yet al．Effect of rolling reduction on ultrafine grained structure and mechanical properties of low-carbon steel thermomechanically processed from martensite starting structure．Sci Technol Adv Mater20045：153 ［10］ Tsuji NUeji RMinamino Yet al．A new and simple process to obtain nanostructured bulk low-carbon steel with superior mechanical property．Scripta Mater200246：305 ［11］ 李松瑞周善初．金属热处理．长沙：中南大学出版社2003 第9期 徐仕龙等： 形变对板条马氏体回火组织的影响 ·905·