第4期 潭洪锋等：初始组织形态对中碳钢温变形组织演变的影响 .369 抗力变得较小.但与普通热加工相比，加工温度较 1 低，可以抑制贮存能量的释放和晶粒长大， 实验方法 已有研究表明，对LC钢]、IF钢[3的温变 实验材料为商用碳素45结构钢，化学成分为 形以及中碳钢5-]的大形变量温变形(HWD)可获 Fe0.48C0.35Si-0.68Mn0.028P0.025S(质量 得微米级甚至亚微米级铁素体晶粒和颗粒状渗碳体 分数，%)，外购坯料改锻后机加工成圆柱试样.锻 弥散分布的复相组织，但一般所需后续保温或退火 造温度为900~1100℃，锻后900℃正火，保温20 时间较长，而且至今尚未深入探讨初始组织形态对 min十空冷.为保证试样良好的淬透性，以研究高温 中碳钢温变形组织演变的影响， 形变后的组织特征，试样采用较小尺寸(6mm× 本文研究了两种初始组织分别为珠光体十先共 15mm), 析铁素体(P十F)及马氏体(M)的中碳钢温变形过 本研究对两种不同初始组织的中碳钢进行压缩 程中组织演变规律，以探索获得相对现行传统工艺 变形，压缩实验在Gleeble1500热模拟机上进行，工 软化退火和调质处理来说更省时的、经济的，而且能 艺如图1，图1(a)所示初始组织为珠光体十先共析 获得微米级铁素体晶粒和颗粒状渗碳体弥散分布的 铁素体的温变形，以下简称珠光体温变形；图1(b) 复相组织的新工艺， 所示初始组织为马氏体的温变形，简称马氏体温变 1000P 1000- (a) 950℃×5min (b) 5 min t.e,e 史 留 500 500 20℃/s W.Q. 20℃/s W.Q.20℃/s w.O 10 15 00 10 15 时间min 时间min 图1不同初始组织温变形工艺图，(a)珠光体十铁素体；(b)马氏体 Fig-I Schematic diagram of warm deformation for different initial structures:(a)pearliteferrite:(b)martensite 形，通过不同热处理工艺获得不同初始组织形态， 2实验结果与讨论 试样在变形温度保温5min得到初始组织为珠光体 2.1显微组织的演变 十先共析铁素体；在950℃保温5min,然后直接冰 2.1.1珠光体温变形显微组织的演变 水淬火得到马氏体组织， 图2是45钢在形变温度600℃，形变速率 温变形在600和650℃进行变形，形变速率为 0.01s1经不同程度变形后的显微组织，图2(a)是 0.01和0.1s1,压缩真应变(e)从0.4到1.6.为保 试样未处理前的初始组织，由片层状珠光体和先共 留高温形变后的组织，试样变形后立即冰水冷却. 析铁素体组成，珠光体中渗碳体片层平均间距为 变形实验后的样品采用线切割方式从中心沿压 0.14m,珠光体体积分数约为63%，其余为先共析 缩轴方向剖开，机械抛光后抛光面用3%~4%硝酸 铁素体.图2(b)是c=0.8时的显微组织，趋向与压 酒精溶液浸蚀，在ZEISS-SUPRA55型扫描电子显 缩面平行的珠光体团内的片状渗碳体仍有相当一部 微镜下观察显微组织形貌.用Image"一Tool图像分 分没有溶断，与压缩面垂直的珠光体团内的片状渗 析软件，采用平均截线法测定铁素体晶粒及渗碳体 碳体溶断成棒状较明显，且趋于与压缩面平行排列， 颗粒的平均尺寸 部分渗碳体已经球化；先共析铁素体中出现亚晶，呈 将压缩试样沿变形轴线方向在中心部位用钼丝 现大概3~4m大小的亚晶结构.当e=1.2时，片 切割成厚度为0.2mm的薄片，机械减薄以及双喷 层状渗碳体大部分溶断并已经球化，小部分呈短棒 减薄后采用H800型透射电镜观察铁素体晶粒形态 状，趋于与压缩面平行排列，但变形后组织的均匀性 及铁素体晶内位错分布；双喷液为5%高氯酸十 仍然较差，其中先共析铁素体被压缩成条带状，部分 95%无水乙醇，电解电压为75V, 带状组织尚未完全等轴化，即使在某些已经完成等抗力变得较小．但与普通热加工相比‚加工温度较 低‚可以抑制贮存能量的释放和晶粒长大． 已有研究表明‚对 LC 钢［1—2］、IF 钢［3—4］的温变 形以及中碳钢［5—6］ 的大形变量温变形（HWD）可获 得微米级甚至亚微米级铁素体晶粒和颗粒状渗碳体 弥散分布的复相组织‚但一般所需后续保温或退火 时间较长‚而且至今尚未深入探讨初始组织形态对 中碳钢温变形组织演变的影响． 本文研究了两种初始组织分别为珠光体＋先共 析铁素体（P＋F）及马氏体（M）的中碳钢温变形过 程中组织演变规律‚以探索获得相对现行传统工艺 软化退火和调质处理来说更省时的、经济的‚而且能 获得微米级铁素体晶粒和颗粒状渗碳体弥散分布的 复相组织的新工艺． 1 实验方法 实验材料为商用碳素45结构钢‚化学成分为 Fe—0∙48C—0∙35Si—0∙68Mn—0∙028P—0∙025S（质量 分数‚％）．外购坯料改锻后机加工成圆柱试样．锻 造温度为900～1100℃‚锻后900℃正火‚保温20 min＋空冷．为保证试样良好的淬透性‚以研究高温 形变后的组织特征‚试样采用较小尺寸（●6mm× 15mm）． 本研究对两种不同初始组织的中碳钢进行压缩 变形‚压缩实验在 Gleeble1500热模拟机上进行‚工 艺如图1．图1（a）所示初始组织为珠光体＋先共析 铁素体的温变形‚以下简称珠光体温变形；图1（b） 所示初始组织为马氏体的温变形‚简称马氏体温变 图1 不同初始组织温变形工艺图．（a） 珠光体＋铁素体；（b） 马氏体 Fig．1 Schematic diagram of warm deformation for different initial structures：（a） pearlite＋ferrite；（b） martensite 形．通过不同热处理工艺获得不同初始组织形态‚ 试样在变形温度保温5min 得到初始组织为珠光体 ＋先共析铁素体；在950℃保温5min‚然后直接冰 水淬火得到马氏体组织． 温变形在600和650℃进行变形‚形变速率为 0∙01和0∙1s —1‚压缩真应变（ε）从0∙4到1∙6．为保 留高温形变后的组织‚试样变形后立即冰水冷却． 变形实验后的样品采用线切割方式从中心沿压 缩轴方向剖开‚机械抛光后抛光面用3％～4％硝酸 酒精溶液浸蚀‚在 ZEISS—SUPRA55型扫描电子显 微镜下观察显微组织形貌．用 Image—Tool 图像分 析软件‚采用平均截线法测定铁素体晶粒及渗碳体 颗粒的平均尺寸． 将压缩试样沿变形轴线方向在中心部位用钼丝 切割成厚度为0∙2mm 的薄片‚机械减薄以及双喷 减薄后采用 H800型透射电镜观察铁素体晶粒形态 及铁素体晶内位错分布；双喷液为5％高氯酸＋ 95％无水乙醇‚电解电压为75V． 2 实验结果与讨论 2∙1 显微组织的演变 2∙1∙1 珠光体温变形显微组织的演变 图2 是 45 钢在形变温度 600℃‚形变速率 0∙01s —1经不同程度变形后的显微组织．图2（a）是 试样未处理前的初始组织‚由片层状珠光体和先共 析铁素体组成‚珠光体中渗碳体片层平均间距为 0∙14μm‚珠光体体积分数约为63％‚其余为先共析 铁素体．图2（b）是ε＝0∙8时的显微组织‚趋向与压 缩面平行的珠光体团内的片状渗碳体仍有相当一部 分没有溶断‚与压缩面垂直的珠光体团内的片状渗 碳体溶断成棒状较明显‚且趋于与压缩面平行排列‚ 部分渗碳体已经球化；先共析铁素体中出现亚晶‚呈 现大概3～4μm 大小的亚晶结构．当ε＝1∙2时‚片 层状渗碳体大部分溶断并已经球化‚小部分呈短棒 状‚趋于与压缩面平行排列‚但变形后组织的均匀性 仍然较差‚其中先共析铁素体被压缩成条带状‚部分 带状组织尚未完全等轴化‚即使在某些已经完成等 第4期 谭洪锋等： 初始组织形态对中碳钢温变形组织演变的影响 ·369·