.202 北京科技大学学报 第32卷 此，国内外学者通过添加微合金元素铌来研究开发 经线切割取样，在MTS810拉伸试验机上进行力学 热轧或冷轧TRP钢，并研究铌对TRP钢组织性能 性能测试，并采用配置EBSD、XRD系统的LEO 的影响[-).但是，针对铌在TRP钢中的作用机理 1450扫描电镜和EM2010透射电镜进行微观组织 和对RP钢中残余奥氏体的影响机制等研究还不 观察和分析.测定和计算残余奥氏体含量和残余奥 够深入，本文进行含铌与无铌TRP钢的连续退火 氏体的碳含量时，采用D5000X射线衍射仪得到衍 工艺模拟，分析铌在控制TRP钢中残余奥氏体和 射图谱，选择奥氏体的{200以、{220}、{311}衍射线 组织构成的作用，探讨工艺参数对合金元素铌回溶 和铁素体的{211衍射线进行计算分析.RP钢热 与析出的影响规律，旨在为TRP钢的工业生产提 轧和退火试样经切割、清洗和称重后进行电解.电 供理论依据 解液、电流密度的选择根据目标第2相的种类不同 而有所不同.电解温度控制在0~5℃，保证电解质 1实验材料及方法 量为25：电解过程中采用电磁搅拌以保证电解 在50kg真空感应炉内冶炼实验用TRP钢两 的均匀性，电解完毕后进行清洗、干燥并精确称重， 炉，实际成分（质量分数，%）为0.19C-0.43$i 可获得第2相种类、尺寸分布和比例等信息， 1.55Mn-0.069Nb-0.020Ti和0.18C-0.45Si 2实验结果与分析 1.56Mn-0.018 TiTRPP钢经热轧、冷轧成1.2mm 钢板，切割成50mm×200mm大小的试样，随后在 图1为临界区温度为800℃、等温温度为 Gleeble3800试验机上进行连续退火模拟，根据 400℃和保温时间为300s的条件下，退火后无铌 Themo Calc软件计算，含铌TRP钢的Aq、Acg温 与含铌TRP钢的微观组织对比，从图中可以看出 度分别为770和880℃，无铌TRP钢的AG、Ag温 两者均由铁素体、贝氏体和残余奥氏体构成，很明 度分别为772和890℃，Nb对实验钢的相变温度 显，含铌钢的铁素体晶粒更加细小，大多为3~5 Aq、A©的影响较小.进行模拟连续退火时，对于 m;无铌TRP钢铁素体晶粒尺寸主要在5m左 含铌与无铌钢均选取相同的退火工艺参数，TRP钢 右，还存在部分尺寸为5一8m的大块状多边形 在临界区温度780~850℃加热120s后，以30℃·s1 铁素体，这主要是Nb的存在细化了TRP钢的热 的冷却速率冷却到贝氏体温度区间保温，等温温度 轧组织，因冷轧与连续退火过程的遗传性，从而细 为400℃，保温时间为120~500s热处理后，试样 化了最终组织， a 20m 20 um 图1连续退火后实验TRP钢的微观组织.(a)无Nb钢；(b)含Nb钢 Fig 1 M icmstnictures of the tested TR IP steels after continuous annealings (a)without Nb:(b)with Nb 采用SEM和EBSD观察分析含铌TRP钢残余 其尺寸也较大，实际上，在贝氏体区等温（如400 奥氏体的形态与分布，如图2所示，残余奥氏体在 ℃)条件下，铁素体晶粒内的碳原子通过扩散不断 钢中的存在位置主要有两种：大部分奥氏体位于铁 向残余奥氏体富集，且大的残余奥氏体(CC结构) 素体晶界上，直径在2m以下，呈团块状或薄膜状； 需要大的铁素体(BCC结构)来满足碳原子的供应， 还有很小一部分残余奥氏体位于大的铁素体晶粒内 其结果就形成了奥氏体晶粒大小与其铁素体尺寸成 部.残余奥氏体在无铌钢中具有相似的分布规律. 正比的微区分布规律.笔者曾经研究发现)，TRP 在尺寸较大的铁素体边界，残余奥氏体呈稀疏分布， 钢中残余奥氏体的稳定性顺序如下：铁素体中细小北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 此‚国内外学者通过添加微合金元素铌来研究开发 热轧或冷轧 ＴＲＩＰ钢‚并研究铌对 ＴＲＩＰ钢组织性能 的影响 ［6--11］．但是‚针对铌在 ＴＲＩＰ钢中的作用机理 和对 ＴＲＩＰ钢中残余奥氏体的影响机制等研究还不 够深入．本文进行含铌与无铌 ＴＲＩＰ钢的连续退火 工艺模拟‚分析铌在控制 ＴＲＩＰ钢中残余奥氏体和 组织构成的作用‚探讨工艺参数对合金元素铌回溶 与析出的影响规律‚旨在为 ＴＲＩＰ钢的工业生产提 供理论依据． 1 实验材料及方法 在 50ｋｇ真空感应炉内冶炼实验用 ＴＲＩＰ钢两 炉‚实 际 成 分 （质 量 分 数‚％ ）为 0∙19Ｃ--0∙43Ｓｉ-- 1∙55Ｍｎ--0∙069Ｎｂ--0∙020Ｔｉ和 0∙18Ｃ--0∙45Ｓｉ-- 1∙56Ｍｎ--0∙018Ｔｉ．ＴＲＩＰ钢经热轧、冷轧成 1∙2ｍｍ 钢板‚切割成 50ｍｍ×200ｍｍ大小的试样‚随后在 Ｇｌｅｅｂｌｅ3800试验机上进行连续退火模拟．根据 Ｔｈｅｒｍｏ-Ｃａｌｃ软件计算‚含铌 ＴＲＩＰ钢的 Ａｃ1、Ａｃ3 温 度分别为 770和 880℃‚无铌 ＴＲＩＰ钢的 Ａｃ1、Ａｃ3温 度分别为 772和 890℃‚Ｎｂ对实验钢的相变温度 Ａｃ1、Ａｃ3的影响较小．进行模拟连续退火时‚对于 含铌与无铌钢均选取相同的退火工艺参数‚ＴＲＩＰ钢 在临界区温度780～850℃加热120ｓ后‚以30℃·ｓ —1 的冷却速率冷却到贝氏体温度区间保温‚等温温度 为 400℃‚保温时间为 120～500ｓ．热处理后‚试样 经线切割取样‚在 ＭＴＳ810拉伸试验机上进行力学 性能测试‚并采用配置 ＥＢＳＤ、ＸＲＤ系统的 ＬＥＯ 1450扫描电镜和 ＪＥＭ2010透射电镜进行微观组织 观察和分析．测定和计算残余奥氏体含量和残余奥 氏体的碳含量时‚采用 Ｄ5000Ｘ射线衍射仪得到衍 射图谱‚选择奥氏体的｛200｝、｛220｝、｛311｝衍射线 和铁素体的｛211｝衍射线进行计算分析．ＴＲＩＰ钢热 轧和退火试样经切割、清洗和称重后进行电解．电 解液、电流密度的选择根据目标第 2相的种类不同 而有所不同．电解温度控制在 0～5℃‚保证电解质 量为 2～5ｇ．电解过程中采用电磁搅拌以保证电解 的均匀性．电解完毕后进行清洗、干燥并精确称重‚ 可获得第 2相种类、尺寸分布和比例等信息． 2 实验结果与分析 图 1为 临 界 区 温 度 为 800℃、等 温 温 度 为 400℃和保温时间为 300ｓ的条件下‚退火后无铌 与含铌 ＴＲＩＰ钢的微观组织对比．从图中可以看出 两者均由铁素体、贝氏体和残余奥氏体构成．很明 显‚含铌钢的铁素体晶粒更加细小‚大多为 3～5 μｍ；无铌 ＴＲＩＰ钢铁素体晶粒尺寸主要在 5μｍ左 右‚还存在部分尺寸为 5～8μｍ的大块状多边形 铁素体．这主要是 Ｎｂ的存在细化了 ＴＲＩＰ钢的热 轧组织‚因冷轧与连续退火过程的遗传性‚从而细 化了最终组织． 图 1 连续退火后实验 ＴＲＩＰ钢的微观组织．（ａ） 无 Ｎｂ钢；（ｂ） 含 Ｎｂ钢 Ｆｉｇ．1 ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅｔｅｓｔｅｄＴＲＩＰｓｔｅｅｌｓａｆｔｅｒｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓａｎｎｅａｌｉｎｇ：（ａ） ｗｉｔｈｏｕｔＮｂ；（ｂ） ｗｉｔｈＮｂ 采用 ＳＥＭ和 ＥＢＳＤ观察分析含铌 ＴＲＩＰ钢残余 奥氏体的形态与分布‚如图 2所示．残余奥氏体在 钢中的存在位置主要有两种：大部分奥氏体位于铁 素体晶界上‚直径在 2μｍ以下‚呈团块状或薄膜状； 还有很小一部分残余奥氏体位于大的铁素体晶粒内 部．残余奥氏体在无铌钢中具有相似的分布规律． 在尺寸较大的铁素体边界‚残余奥氏体呈稀疏分布‚ 其尺寸也较大．实际上‚在贝氏体区等温 （如 400 ℃ ）条件下‚铁素体晶粒内的碳原子通过扩散不断 向残余奥氏体富集‚且大的残余奥氏体 （ＦＣＣ结构 ） 需要大的铁素体 （ＢＣＣ结构 ）来满足碳原子的供应‚ 其结果就形成了奥氏体晶粒大小与其铁素体尺寸成 正比的微区分布规律．笔者曾经研究发现 ［12］‚ＴＲＩＰ 钢中残余奥氏体的稳定性顺序如下：铁素体中细小 ·202·