第8期 于浩等：回火温度对Q960钢小角度晶界的影响 ·953· 了5°小角度晶界处B原子的隔离对晶界结合的 40min,然后水淬.淬火后，a试样不回火，b、c和d 影响 试样分别在200℃、400℃和600℃下回火并保温 45 min. 1实验材料和方法 在四块试样上均切取拉伸试样、金相试样、透射 实验材料为Q960工程机械用焊接高强钢，其 试样和EBSD试样.在CMT-41O5型万能试验机上 化学成分如表1所示. 进行力学性能测试，用LE0-1450型扫描电镜和 实验钢是在实验室进行治炼、锻造和热轧 JED-2300T型场发射透射电镜对组织演化过程进 (TMCP热轧工艺)的.在热轧板上切取规格为 行观察，在SUPRATM55场发射扫描电子显微镜上 12mm×60mm×180mm的四块实验用钢板，分别编 进行EBSD背散射电子取向成像. 号为a、b、c和d.四块实验钢均在920℃下保温 表1Q960钢的主要化学成分（质量分数） Table 1 Chemical composition of Q960 steel % C Si Mn Cu B Cr,Ni,Mo,Ti,Nb 0.12-0.14 0.3-0.4 1.45-1.6 0.35-0.41 0.0012-0.020 0.02-0.04 1.1445 能是析出的第2相粒子；d号试样的组织与传统的 2 实验结果分析与讨论 高温回火组织（回火索氏体）也不同，板条束的取向 2.1不同回火温度下的力学性能分析 特征仍很明显，但板条束边界已模糊不清. 由图1可以看出：随着回火温度的升高（图1中 2.3不同回火温度下的透射微观结构分析 0℃代表淬火态的试样)，抗拉强度是下降的，在不 由图3可以看出：经过200℃和400℃回火后， 大于400℃回火时抗拉强度缓慢下降，而屈服强度 马氏体板条边界（小角度晶界）依然清晰可见，如 和延伸率缓慢上升：在大于400℃回火时，抗拉强度 图3(b)和图3(c)所示；而经过600℃回火后其板 和屈服强度均迅速下降，而延伸率迅速升高.此外， 条结构变模糊，但仍然可以看出板条界的轮廓，如 随着回火温度的升高，屈强比也逐渐升高 图3(d)所示.此外，不同回火温度下的板条宽度均 1400 20 在300nm左右.由以上可知，Q960钢的小角度晶界 1300F 19 比较稳定. 一▲一延伸率 ·一屈服强度 对于马氏体和回火马氏体来说，原始奥氏体晶 1200 ·一抗拉强度 界、领域界和板条束界均属于大角度晶界，而马氏体 1100 17 板条界属于小角度晶界因.从图4中可以看出， 16 图4(a)的小角度晶界的频率稍小于图4(b)的小角 900 15 度晶界的频率，图4(c)的小角度晶界的频率与 800 14 图4(a)和图4(b)相比有明显下降，图4(d)的小角 700F 13 度晶界的频率与图4(a)~(c)相比有较大幅度的下 0 100200300400500600 温度℃ 降.这个变化规律与图4试样相应的力学性能的变 化规律有很大的相似性， 图1回火温度对Q960钢的力学性能的影响 Fig.1 Effect of tempering temperature on the mechanical properties 由图5可以看出：试样a和b相比，取向差角0 of Q960 steel 在3°和10°之间的晶界数量基本相同，即经200℃ 回火后试样内板条马氏体的亚结构（小角度晶界） 2.2不同回火温度下的扫描显微组织 与淬火态试样相比没有明显变化：经400℃回火后， 由图2可以看出：a号试样组织为典型的板条 取向差角0在3°和10°之间的晶界的数量（图5(c) 马氏体；b号试样组织为回火马氏体，马氏体板条束 所示)有一定程度的减少；经600℃回火后，取向差 的形状和尺寸较a号试样没有明显的变化：c号试 角0在3°和10°之间的晶界的数量显著减少 样的马氏体组织发生了较明显的变化，但与传统的 (图5()所示)，板条马氏体内的亚结构基本消失， 中温回火组织（回火屈氏体）不同，马氏体板条束很 也就是说小角度晶界基本消失.此外，利用背散射 清晰，只是板条束边界存在细小弥散的白色斑点，可 电子显微镜得到在a、b、c和d试样中，晶体结构为第 8 期 于 浩等: 回火温度对 Q960 钢小角度晶界的影响 了 5°小角度晶界处 B 原子的隔离对晶界结合的 影响． 1 实验材料和方法 实验材料为 Q960 工程机械用焊接高强钢，其 化学成分如表 1 所示． 实验钢 是 在 实 验 室 进 行 冶 炼、锻 造 和 热 轧 ( TMCP热 轧 工 艺) 的． 在热轧板上切取规格为 12 mm × 60 mm × 180 mm 的四块实验用钢板，分别编 号为 a、b、c 和 d． 四块实验钢均在 920 ℃ 下保温 40 min，然后水淬． 淬火后，a 试样不回火，b、c 和 d 试样分别在 200 ℃、400 ℃ 和 600 ℃ 下回火并保温 45 min． 在四块试样上均切取拉伸试样、金相试样、透射 试样和 EBSD 试样． 在 CMT--4105 型万能试验机上 进行力学性能测 试，用 LEO--1450 型 扫 描 电 镜 和 JED--2300T 型场发射透射电镜对组织演化过程进 行观察，在 SUPRATM 55 场发射扫描电子显微镜上 进行 EBSD 背散射电子取向成像． 表 1 Q960 钢的主要化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of Q960 steel % C Si Mn Cu B Al Cr，Ni，Mo，Ti，Nb 0. 12 ～ 0. 14 0. 3 ～ 0. 4 1. 45 ～ 1. 6 0. 35 ～ 0. 41 0. 001 2 ～ 0. 020 0. 02 ～ 0. 04 1. 144 5 2 实验结果分析与讨论 2. 1 不同回火温度下的力学性能分析 由图 1 可以看出: 随着回火温度的升高( 图 1 中 0 ℃ 代表淬火态的试样) ，抗拉强度是下降的，在不 大于 400 ℃回火时抗拉强度缓慢下降，而屈服强度 和延伸率缓慢上升; 在大于 400 ℃回火时，抗拉强度 和屈服强度均迅速下降，而延伸率迅速升高． 此外， 随着回火温度的升高，屈强比也逐渐升高． 图 1 回火温度对 Q960 钢的力学性能的影响 Fig． 1 Effect of tempering temperature on the mechanical properties of Q960 steel 2. 2 不同回火温度下的扫描显微组织 由图 2 可以看出: a 号试样组织为典型的板条 马氏体; b 号试样组织为回火马氏体，马氏体板条束 的形状和尺寸较 a 号试样没有明显的变化; c 号试 样的马氏体组织发生了较明显的变化，但与传统的 中温回火组织( 回火屈氏体) 不同，马氏体板条束很 清晰，只是板条束边界存在细小弥散的白色斑点，可 能是析出的第 2 相粒子; d 号试样的组织与传统的 高温回火组织( 回火索氏体) 也不同，板条束的取向 特征仍很明显，但板条束边界已模糊不清． 2. 3 不同回火温度下的透射微观结构分析 由图 3 可以看出: 经过 200 ℃ 和 400 ℃ 回火后， 马氏体板条边界( 小角度晶界) 依然清晰可见，如 图 3( b) 和图 3( c) 所示; 而经过 600 ℃ 回火后其板 条结构变模糊，但仍然可以看出板条界的轮廓，如 图 3( d) 所示． 此外，不同回火温度下的板条宽度均 在 300 nm 左右． 由以上可知，Q960 钢的小角度晶界 比较稳定． 对于马氏体和回火马氏体来说，原始奥氏体晶 界、领域界和板条束界均属于大角度晶界，而马氏体 板条界属于小角度晶界［6］． 从图 4 中可以看出， 图 4( a) 的小角度晶界的频率稍小于图 4( b) 的小角 度晶界 的 频 率，图 4 ( c) 的小角度晶界的频率与 图 4( a) 和图 4( b) 相比有明显下降，图 4( d) 的小角 度晶界的频率与图 4( a) ～ ( c) 相比有较大幅度的下 降． 这个变化规律与图 4 试样相应的力学性能的变 化规律有很大的相似性． 由图 5 可以看出: 试样 a 和 b 相比，取向差角 θ 在 3°和 10°之间的晶界数量基本相同，即经 200 ℃ 回火后试样内板条马氏体的亚结构( 小角度晶界) 与淬火态试样相比没有明显变化; 经 400 ℃ 回火后， 取向差角 θ 在 3°和 10°之间的晶界的数量( 图 5( c) 所示) 有一定程度的减少; 经 600 ℃ 回火后，取向差 角 θ 在 3° 和 10° 之间的晶界的数量显著减少 ( 图 5( d) 所示) ，板条马氏体内的亚结构基本消失， 也就是说小角度晶界基本消失． 此外，利用背散射 电子显微镜得到在 a、b、c 和 d 试样中，晶体结构为 ·953·