D0I:10.13374.issn1001-053x.2011.12.006 第33卷第12期 北京科技大学学报 Vol.33 No.12 2011年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2011 Q1030焊接高强钢的奥氏体晶粒异常长大机理 肖荣亭”于浩)☒周 平2) 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)莱芜钢铁集团有限公司，莱芜271104 区通信作者，E-mail:yhzhmr@126.com 摘要研究了Q1030钢在不同加热温度下的奥氏体晶粒长大现象.在一定温度范围内加热时，Q1030钢的部分奥氏体晶粒 异常长大而出现混晶现象.分析了位于不同位置的析出相粒子对阻碍奥氏体晶粒长大的作用，用热力学方法计算不同加热温 度下析出相粒子的大小和体积分数，并得出了析出相粒子钉扎阻力随加热温度的变化关系.结果表明，在一定温度范围内钉 扎阻力迅速减小，导致部分晶粒异常长大，产生混品现象 关键词高强钢：加热温度：晶粒生长；析出相；钉扎力 分类号TG142.41 Abnormal grain growth mechanism of austenite in high-strength welded steel Q1030 A0 Rong-ting》,YU Hao》☒，ZHOU Ping2 1)School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Laiwu Iron Steel Group Co.Ld.,Laiwu 271104,China Corresponding author,E-mail:yhzhmr@126.com ABSTRACT Austenite grain growth phenomena of Q1030 steel at different heating temperatures were studied.In a certain heating temperature range,parts of austenite grains in Q1030 steel grow abnormally,leading to mixed grain phenomena.The inhibition effect of precipitated phase particles at different locations on grain growth was analyzed.The size and volume fraction of the particles at different heating temperatures were calculated by thermodynamic methods,and then the relationship between the pinning force of the particles and heating temperature was discussed.The result shows that the pinning force of the particles reduces sharply in a certain temperature range,resulting in the abnormal growth of partial austenite grains and producing the mixed grain phenomena. KEY WORDS high strength steel:heating temperature;grain growth:precipitates;pinning force Q1030工程机械用焊接高强钢采用低碳、微合 大行为，并阐述了析出相粒子对混晶现象产生的作 金化设计，使钢在保证较高强度的同时，具有较好的 用机理. 焊接性能.钢中的Nb、V等微合金元素可以与C、N 形成一系列的析出相粒子，在加热过程中这些 1实验材料与方法 析出相粒子通过“钉扎”晶界的方式阻碍晶粒长大， 实验材料为在实验室治炼和轧制的Q1030钢， 起到明显的细化晶粒效果.晶粒的细化可以同时提 其化学成分如表1所示. 高钢的强度和塑性；但部分含有Nb、V等微合金元 在板坯上取12mm×12mm×10mm的方形试 素的钢在一定温度范围内加热保温时，会出现部分 样，采用箱式电阻炉加热保温，加热温度分别为 晶粒异常长大的混晶现象，对钢的性能造成不 950、1000、1050、1100、1150和1200℃，保温时间为 利影响.目前对这种微合金元素钢中晶粒异常长大 30min.保温到预定时间后，立即淬水，以保留原始 现象的产生机理尚无系统性研究，本文通过实验方 奥氏体晶界.淬水后对试样进行预磨、抛光，然后用 法观察了不同加热温度下Q1030的奥氏体晶粒长 饱和苦味酸，十二烷基苯磺酸钠和盐酸按一定比例 收稿日期：201103-一18第 33 卷 第 12 期 2011 年 12 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 No． 12 Dec． 2011 Q1030 焊接高强钢的奥氏体晶粒异常长大机理 肖荣亭1) 于 浩1) 周 平2) 1) 北京科技大学材料科学与工程学院，北京 100083 2) 莱芜钢铁集团有限公司，莱芜 271104 通信作者，E-mail: yhzhmr@ 126． com 摘 要 研究了 Q1030 钢在不同加热温度下的奥氏体晶粒长大现象． 在一定温度范围内加热时，Q1030 钢的部分奥氏体晶粒 异常长大而出现混晶现象． 分析了位于不同位置的析出相粒子对阻碍奥氏体晶粒长大的作用，用热力学方法计算不同加热温 度下析出相粒子的大小和体积分数，并得出了析出相粒子钉扎阻力随加热温度的变化关系． 结果表明，在一定温度范围内钉 扎阻力迅速减小，导致部分晶粒异常长大，产生混晶现象． 关键词 高强钢; 加热温度; 晶粒生长; 析出相; 钉扎力 分类号 TG142. 41 Abnormal grain growth mechanism of austenite in high-strength welded steel Q1030 XIAO Rong-ting1) ，YU Hao 1) ，ZHOU Ping2) 1) School of Materials Science and Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) Laiwu Iron ＆ Steel Group Co． Ltd． ，Laiwu 271104，China Corresponding author，E-mail: yhzhmr@ 126． com ABSTRACT Austenite grain growth phenomena of Q1030 steel at different heating temperatures were studied． In a certain heating temperature range，parts of austenite grains in Q1030 steel grow abnormally，leading to mixed grain phenomena． The inhibition effect of precipitated phase particles at different locations on grain growth was analyzed． The size and volume fraction of the particles at different heating temperatures were calculated by thermodynamic methods，and then the relationship between the pinning force of the particles and heating temperature was discussed． The result shows that the pinning force of the particles reduces sharply in a certain temperature range，resulting in the abnormal growth of partial austenite grains and producing the mixed grain phenomena． KEY WORDS high strength steel; heating temperature; grain growth; precipitates; pinning force 收稿日期: 2011--03--18 Q1030 工程机械用焊接高强钢采用低碳、微合 金化设计，使钢在保证较高强度的同时，具有较好的 焊接性能． 钢中的 Nb、V 等微合金元素可以与 C、N 形成一系列的析出相粒子［1--2］，在加热过程中这些 析出相粒子通过“钉扎”晶界的方式阻碍晶粒长大， 起到明显的细化晶粒效果． 晶粒的细化可以同时提 高钢的强度和塑性; 但部分含有 Nb、V 等微合金元 素的钢在一定温度范围内加热保温时，会出现部分 晶粒异常长大的混晶现象［3--4］，对钢的性能造成不 利影响． 目前对这种微合金元素钢中晶粒异常长大 现象的产生机理尚无系统性研究，本文通过实验方 法观察了不同加热温度下 Q1030 的奥氏体晶粒长 大行为，并阐述了析出相粒子对混晶现象产生的作 用机理． 1 实验材料与方法 实验材料为在实验室冶炼和轧制的 Q1030 钢， 其化学成分如表 1 所示． 在板坯上取 12 mm × 12 mm × 10 mm 的方形试 样，采用箱式电阻炉加热保温，加热温度分别为 950、1000、1050、1100、1150 和 1200 ℃，保温时间为 30 min． 保温到预定时间后，立即淬水，以保留原始 奥氏体晶界． 淬水后对试样进行预磨、抛光，然后用 饱和苦味酸，十二烷基苯磺酸钠和盐酸按一定比例 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.12.006