盛振栋等：Al对热挤压模具钢SDAH13连续冷却转变规律的影响 ·1561· 温度均为1060℃，保温为15min,然后以10、5、0.3、 100 0.25、0.15、0.10、0.07、0.05和0.02℃s等冷速冷至 80 室温，获得不同冷却速度下的膨胀曲线.最后应用切 线法和微分法获得不同冷速下各相的相变点，继而绘 60 制三种SDAH3钢的CCT曲线. 。-0A- -■-0A1-y 将实验后的热膨胀样镶嵌、磨制并抛光后用体积 0.77A1-a -A-0.77A1-y 分数为4%的硝酸乙醇溶液腐蚀，并选取试样中间位 30 4-1.43A1- 置采用Nikon MA100型倒置式光学显微镜(OM)和 -1.43A1-y 0 Zeiss Supra-40场发射电子扫描显微镜(SEM)进行组 600 800 0 1200 织形貌观察及图像采集.采用MH3型维氏硬度计按 温度℃ 照GB/T4340.1一1999《金属维氏硬度试验第1部分： 图2 Jmatpro计算的铁素体和奥氏体的相质量分数随温度变化 试验方法》测定所有试样的维氏硬度.三种SDAH13 的曲线 钢淬火态的残留奥氏体含量通过D/MAX25O0V型X Fig.2 Curves of ferrite and austenite content to temperature calculat- 射线衍射仪按照YB/T5338一2006《钢中残留奥氏体 ed by Jmatpro 1200 (a) 1200 1060℃或1130℃，15min b 1060℃.15min 1000 1000 1000℃3min 10℃s 800 0.06℃·s1 800H 0.02℃·s 700℃.3min 感600 600 -59℃s 10℃·4 -10℃g1 400 400 10℃·g1 200 200 1000 20003000 4000 5000 100020003000 4000 50006000 时间/s 时间s 图3实验工艺曲线示意图.(a)Ac1、Ac3及Ms点测定的工艺曲线：(b)CCT曲线测定的工艺曲线 Fig.3 Schematic diagram of testing curves:(a)curves of AcAe and Ms testing:(c)curves of CCT diagram testing 定量测定X射线衍射仪法》进行测定.主要测量参数 Ms点的测试结果分别如图4(a)、(b)和(c)所示，Al 如下：扫描方式为20/0连续式扫描，扫描范围为30°~ 元素的加入还提高了SDAH13钢的Ms点，这与大多数 120°，扫描速度为1…min. 文献所述规律是一致的B9,四.这是因为A1溶入面心 2结果与分析 立方的奥氏体后，降低了其含碳结构单元中最强键的 n,值和其键能E,提高了碳在奥氏体中的活度，降低 2.1相变点分析 了奥氏体向马氏体转变的切变阻力，从而提高了Ms 图4为测定三种SDAHI23钢AC,、Ac3及Ms点的热 点.图5是三种SDAH13钢淬火态残留奥氏体含量的 膨胀曲线图，测定结果均列于表2.图4()为三种 测定结果.在相同的奥氏体化条件下含A山钢淬火态 SDAH13钢在一定温度范围内线膨胀率与温度的关系 残留奥氏体含量低于无A1钢.这是因为A!提高了 曲线.由于磁致伸缩效应，三种SDAH13钢均在750℃ SDAH13钢的相变点，在相同奥氏体温度下，含A1钢 左右出现一个向下的小峰和一个向上的峰四.从 的过热度较小，且A1又降低过冷奥氏体的稳定性 图4(a)~(c)的测定结果可知，0.77A1和1.43Al钢的 2.2连续冷却转变过程分析 Ac,点分别比0A1钢的提高37℃和77℃，Ac,点分别提 图6为0A!钢在不同冷却速度下的膨胀曲线及线 高70℃及125℃，说明A1元素不仅显著提高Ac,和 膨胀率和温度的关系曲线.根据Pak等的研究，一 Ac点，而且扩大了该合金体系下的a+y两相区.这 阶微分曲线峰的大小与相变的主导地位密切相关，峰 是因为A!是铁素体形成元素，提高了铁素体的稳定 的尺寸越大，相的主导优势越明显.从图6(b)中可看 性，且有文献指出四，Al固溶于afe后形成了afe一 出：当冷却速度不小于0.30℃·s时，0A1钢仅发生马 Al结构单元，其最强键的键强n,和键能E,都高于- 氏体相变，而当冷却速度小于0.30℃·s时存在贝氏 Fe结构单元，铁素体得到强化，所以Ac3点显著提高. 体相变.冷却速度约为0.02℃·s时，高温区发生珠盛振栋等: Al 对热挤压模具钢 SDAH13 连续冷却转变规律的影响 图 2 Jmatpro 计算的铁素体和奥氏体的相质量分数随温度变化 的曲线 Fig． 2 Curves of ferrite and austenite content to temperature calculat￾ed by Jmatpro 温度均为 1060 ℃，保温为 15 min，然后以 10、5、0. 3、 0. 25、0. 15、0. 10、0. 07、0. 05 和 0. 02 ℃·s － 1 等冷速冷至 室温，获得不同冷却速度下的膨胀曲线． 最后应用切 线法和微分法获得不同冷速下各相的相变点，继而绘 制三种 SDAH13 钢的 CCT 曲线． 将实验后的热膨胀样镶嵌、磨制并抛光后用体积 分数为 4% 的硝酸乙醇溶液腐蚀，并选取试样中间位 置采用 Nikon MA 100 型倒置式光学显微镜( OM) 和 Zeiss Supra-40 场发射电子扫描显微镜( SEM) 进行组 织形貌观察及图像采集． 采用 MH-3 型维氏硬度计按 照 GB/T 4340. 1—1999《金属维氏硬度试验第 1 部分: 试验方法》测定所有试样的维氏硬度． 三种 SDAH13 钢淬火态的残留奥氏体含量通过 D/MAX 2500V 型 X 射线衍射仪按照 YB/T 5338—2006《钢中残留奥氏体 图 3 实验工艺曲线示意图． ( a) Ac1、Ac3及 Ms 点测定的工艺曲线; ( b) CCT 曲线测定的工艺曲线 Fig． 3 Schematic diagram of testing curves: ( a) curves of Ac1，Ac3 and Ms testing; ( c) curves of CCT diagram testing 定量测定 X 射线衍射仪法》进行测定． 主要测量参数 如下: 扫描方式为 2θ /θ 连续式扫描，扫描范围为 30° ～ 120°，扫描速度为 1°·min － 1 ． 2 结果与分析 2. 1 相变点分析 图 4 为测定三种 SDAH13 钢 Ac1、Ac3及 Ms 点的热 膨胀曲线图，测定结果均列于表 2． 图 4 ( d) 为三种 SDAH13 钢在一定温度范围内线膨胀率与温度的关系 曲线． 由于磁致伸缩效应，三种 SDAH13 钢均在 750 ℃ 左右出 现 一 个 向 下 的 小 峰 和 一 个 向 上 的 峰［11］． 从 图 4( a) ～ ( c) 的测定结果可知，0. 77Al 和 1. 43Al 钢的 Ac1点分别比 0Al 钢的提高 37 ℃和 77 ℃，Ac3点分别提 高 70 ℃ 及 125 ℃，说明 Al 元素不仅显著提高 Ac1 和 Ac3点，而且扩大了该合金体系下的 α + γ 两相区． 这 是因为 Al 是铁素体形成元素，提高了铁素体的稳定 性，且有文献指出［12］，Al 固溶于 α-Fe 后形成了α-Fe-- Al 结构单元，其最强键的键强 nA和键能 EA都高于 α- Fe 结构单元，铁素体得到强化，所以 Ac3点显著提高． Ms 点的测试结果分别如图 4( a) 、( b) 和( c) 所示，Al 元素的加入还提高了 SDAH13 钢的 Ms 点，这与大多数 文献所述规律是一致的［3，9，12］． 这是因为 Al 溶入面心 立方的奥氏体后，降低了其含碳结构单元中最强键的 nA值和其键能 EA，提高了碳在奥氏体中的活度，降低 了奥氏体向马氏体转变的切变阻力，从而提高了 Ms 点． 图 5 是三种 SDAH13 钢淬火态残留奥氏体含量的 测定结果． 在相同的奥氏体化条件下含 Al 钢淬火态 残留奥氏体含量低于无 Al 钢． 这是因为 Al 提高了 SDAH13 钢的相变点，在相同奥氏体温度下，含 Al 钢 的过热度较小，且 Al 又降低过冷奥氏体的稳定性． 2. 2 连续冷却转变过程分析 图 6 为 0Al 钢在不同冷却速度下的膨胀曲线及线 膨胀率和温度的关系曲线． 根据 Park 等［13］的研究，一 阶微分曲线峰的大小与相变的主导地位密切相关，峰 的尺寸越大，相的主导优势越明显． 从图 6( b) 中可看 出: 当冷却速度不小于 0. 30 ℃·s － 1 时，0Al 钢仅发生马 氏体相变，而当冷却速度小于 0. 30 ℃·s － 1 时存在贝氏 体相变． 冷却速度约为 0. 02 ℃·s － 1 时，高温区发生珠 ·1561·