D0I:10.13374/i.issm1001053x.2003.05.034 第25卷第5期 北京科技大学学报· Vol.25 No.5 2003年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.2003 多元微合金钢中的应变诱导复合析出 苑少强12)杨善武”武会宾)王学敏” 贺信莱” 1)北京科技人学材料科学与工程学院，北京1000832)唐山学院教务处，唐山063000 摘要采用透射电子显微镜结合纳米束能谱技术，研究了含Nb,T,Mo等多种微合金元素 的超低碳贝氏体钢在奥氏体非再结晶区终轧后弛豫阶段的应变诱导析出行为.实验结果表 明：经30%预变形后，在850℃和900℃等温弛豫时，钢中析出开始主要有纯Nb及Nb-Ti复合 的两类，以后芹为士，随弛豫时间延长，纯Nb型析出物消失，复合夹杂中铌钛比增加.弛豫阶 段后期，Mo会以置换原子形式进入(Ti,Nb)(C,)的面心立方晶格中，其量随弛豫时间的延长 而增加.析出物形状以不规则外形为主，其密度及平均尺寸与变形温度和弛豫时间密切相关. 关键词微合金钢：应力弛豫：应变诱导析出 分类号TG113.25 微合金化与控轧控冷技术的有机结合是近 1.54%,Si为0.22%，Nb为0.076%，Ti为0.080%， 年来用于高强高韧钢发展的一大趋势，在这类钢 Cu为0.32%，Ni为0.33%，Mo为0.33%，B为 中微合金元素在变形奥氏体中的析出行为对钢 0.0020%,S为0.0075%，P为0.0024%. 的组织与性能有至关重要的影响.在过去的20 1.2热模拟步骤 年中，单做合金元素如Nb,Ti等的析出行为受 图1为实验钢的热变形工艺示意图.样品在 到高度重视，对Nb-V和Nb-Mo等少数二元微合 Gleeble--1500热模拟机上加热至1250℃保温20 金体系也开展了少量工作2)，主要侧重于析出的 min进行奥氏体化处理，随后以2℃s的速度冷却 开始和完成阶段，而采用新的形变热处理 到850℃和900℃，再经压缩变形30%，变形后压 (TMCP)加弛豫控制相变技术(RPC)发展实用的 头不动并恒温保持1000s,同时连续测量保温过 高强韧商业钢临”，必须解决多元微合金钢中各组 程中轴向应力随时间的变化.根据测定的应力驰 元的相互作用问题，并且对整个析出过程进行全 豫曲线，将其他样品变形后分别等温到不同时间 面跟踪研究. (分别取0,30,60,200,1000s)后立即水淬，用于观 本文拟研究一种包含Nb,Ti,Mo的多元微合 察等温弛豫过程中析出物形态的变化， 金钢在热变形后的保温弛豫过程中，微合金元素 1250℃×20min 的析出行为，对其进行过程的跟踪监测，并结合 2℃1s 透射电镜研究析出物的长大、粗化及其伴随的成 30% 10℃/s 1 min 分变化 弛豫 1实验材料及方法 1.1实验材料 图1实验钢的热变形工艺 水淬 实验在25kg真空感应炉上冶炼，真空浇注， Fig.1 Procedure of the thermo-simulation test 破真空水冷锭模加速凝固.钢锭在1200℃加热后 1.3析出物的观察与统计 锻成14mm圆棒，制成8mm×12mm的圆柱样 试样沿垂直压缩轴切开，在金相磨面上制备 品.其化学成分（质量分数）：C为0.035%，Mn为 碳萃取复型.采用2%硝酸酒精溶液浸蚀30s,在 收稿山期2002-12-02苑少强另.35岁，讲师，博士研究生 真空度0.1mPa下喷碳，用5%的硝酸酒精溶液脱 *1日家“973”重点研究发展规划(No.G1998061507及中信- 膜.在JEOL-100CX电镜上观察，放大10万倍再 CBMM铌钢研究与j开发项I第 2 5 卷 第 5 期 2 0 0 3 年 1 0 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n iv e r siyt o f S c ie n c e a n d eT e h n o l o yg B e ij i n g 、 b L 2 5 N 0 . 5 O C t . 2 00 3 多元微合金钢 中的应变诱导复合析 出 苑 少强 ’ ,2) 杨 善 武 ” 武会宾 ” 王 学敏 ` ’ 贺信 莱 ” l )北京 科技 大学材 料科 学与 工 程学 院 , 北京 10 0 0 8 3 2) 唐 山 学 院教 务处 , 唐 山 0 6 3 0 0 摘 要 采 用透 射 电子显微 镜 结合 纳米 束能谱 技 术 , 研 究 了含 N b, iT , M。 等 多种微 合金 元 素 的超低 碳 贝 氏体 钢 在奥 氏 体非 再结 晶 区 终 轧后弛 豫阶 段 的应变 诱 导析 出行 为 . 实 验结 果表 明 : 经 3 0 % 预 变形 后 , 在 8 50 ℃ 和 9 0 ℃ 等温 弛豫 时 , 钢 中析 出开始 主要 有纯 N b 及 N b - T l 复合 的两 类 , 以后 者 为主 . 随 弛豫 时间延 长 , 纯 N b 型 析 出物消失 , 复合 夹杂 中妮钦 比增 加 . 弛豫 阶 段后 期 , M O 会 以置换 原子形 式进 入 ( iT ,N b) (C, N )的面 心立 方 晶格 中 , 其 量随 弛豫 时间 的延 长 而 增 加 . 析 出物 形状 以不规 则外形 为主 , 其 密度 及平均 尺寸与 变形温度 和弛 豫时 间密切相 关 . 关键 词 微合 金钢 ; 应力 弛豫 ; 应变 诱导 析 出 分类 号 T G 1 1 3 . 2 5 微 合 金 化 与控 轧控 冷 技 术 的有 机 结 合 是 近 年来用 于 高强 高韧 钢发 展 的一 大趋势 . 在 这类 钢 中微 合 金 元素 在 变 形 奥 氏体 中 的析 出行 为对 钢 的组 织 与性 能有 至 关重 要 的 影响 〔, ’ , 在过 去 的 2 0 年 中 , 单 一 微 合金 元 素如 N b , iT 等 的析 出行 为受 到 高度 重视 , 对 N卜V 和 ’Nb - M O 等 少 数 二 元 微合 金体 系 也开 展 了少量 工作〔2一 ” , 主要 侧 重于析 出的 开 始 和 完 成 阶 段 . 而 采 用 新 的 形 变 热 处 理 (T M C )P 加 弛 豫控 制 相 变技 术 (即)C 发 展实 用 的 高 强韧 商业 钢` 67] , 必 须 解 决多 元微 合金 钢 中各 组 元 的相 互作 用 问题 , 并 且对 整个 析 出过程 进行 全 面跟 踪研 究 . 本 文拟 研 究 一种 包 含 确 , iT , M o 的 多元微 合 金钢在 热 变形 后 的保温 弛豫 过程 中 , 微 合金 元素 的析 出行 为 , 对其 进 行 过程 的 跟踪 监测 , 并 结合 透射 电镜 研 究析 出物 的长 大 、 粗化 及其 伴 随 的成 分 变化 . 1 . 5 4% , 5 1为 0 . 2 2% , N b 为 0 . 0 7 6% , iT 为 0 . 0 8 0% , C u 为 0 . 32 % , N i 为 0 . 3 3% , M o 为 0 . 3 3% , B 为 0 . 0 0 2 0 % , S 为 0 . 0 0 7 5% , P 为 0 . 0 0 2 4% . L Z 热 模拟 步 骤 图 1 为 实验 钢 的热 变 形 工艺 示 意 图 . 样 品在 G l e e b l e 一 15 0 0 热模 拟 机 上 加热 至 1 2 5 0 oC 保温 20 m in 进 行 奥 氏体 化处 理 , 随后 以 2 ℃ s/ 的速度 冷 却 到 8 5 0 ℃和 90 0 ℃ , 再 经 压缩 变 形 30 % , 变形 后 压 头 不动 并 恒温 保 持 1 0 0 5 , 同时 连 续测 量保 温 过 程 中轴 向应 力 随时 间 的变 化 . 根 据测 定 的应 力弛 豫 曲线 , 将 其 他样 品变 形后 分别 等温 到 不 同时 间 ( 分 别取 0 , 3 0 , 6 0 , 2 0 0 , 10 0 0 5 ) 后立 即 水淬 , 用 于观 察等 温 弛豫 过程 中析 出物 形 态 的变 化 . 1 2 5 0℃ x 2 0 m i n 1 0℃ / s 1 实验 材 料 及 方 法 L l 实 验材 料 实 验 在 25 k g 真空 感应 炉 上冶 炼 , 真空 浇注 , 破真 空水冷 锭模 加速 凝 固 . 钢 锭在 1 20 ℃ 加 热后 锻成 拟4 m m 圆棒 , 制 成中s m m ` 12 m m 的 圆柱样 品 . 其 化 学成 分 ( 质 量分 数 ) : C 为 .0 0 35 % , M n 为 收稿 日期 2 0 02 一 1 2一2 苑少 强 男 , 35 岁 , 讲师 , 博士 研究 生 * l习家 “ 9 7 3 ” 重 点研 究发 展规划 ( N o G 19 9 8 0 6 1 50 7) 及 中信一 C B M M 妮钢 研 究 与开 发项 l[ 图 1 实验钢 的热变 形工 艺 F i g . l P or c e d u re o f t h e t h e r ln o 一 s i m u l a ti o n t e s t 水淬 1.3 析 出物 的观 察 与统 计 试 样 沿 垂直压 缩 轴 切开 , 在 金 相磨 面 上制 备 碳萃 取 复 型 . 采用 2% 硝 酸 酒 精溶 液 浸蚀 30 5 , 在 真 空度 0 . 1 m P a 下 喷碳 , 用 5% 的硝 酸酒 精溶液 脱 膜 . 在 JE O -L 10 0 C X 电镜上 观 察 , 放 大 10 万倍 再 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2003. 05. 034