·946· 工程科学学报，第40卷，第8期 orientation is unclear.Hence,the orientation needs to be reconstructed.In this article,a simple method of reconstructing the prior austenite orientation during coherent phase transformation is proposed by employing the110 stereographic projection on the basis of electron backscatter diffraction (EBSD)measurements.Retained austenite is not necessary when applying this methodology.The re- sults show that the prior austenite orientation is well reconstructed with superior precision of below 2.This is especially applicable when strong variant selection occurs or when reconstructing a tiny part of the prior austenite grain.The specific unknown orientation re- lationship (OR)between prior austenite and ferrite has a little effect on the reconstruction process,averting complicated calculations of this specific unknown OR.It is still possible to reconstruct the austenite orientation when the actual OR is not accessible.Moreover,it can be employed to all the coherently transformed products that maintain an OR from K-S OR to N-W OR to the prior austenite grain. A specific example in which this method is adopted is given,and the austenizing behavior is studied.At higher austenization tempera- tures,a special type of austenite grain,i.e,an austenite twin,is transformed.This is difficult to occur at lower austenization tempera- tures,implying that the austenite twin formation is closely correlated to the austenization temperature.The formation mechanism of aus- tenite twin and its effect on the following phase transformation remains unclear;thus,much emphasis should be placed on it. KEY WORDS coherent phase transformation:prior austenite;orientation reconstruction;stereographic projection;variant;austenite twin 钢铁材料在从高温冷却到室温的过程中，高温 运用了大量繁杂的矩阵运算来重构原奥取向，需要 态的奥氏体会发生相变，无法保留到室温.相变前 专业计算软件和工程师的支持.尽管{110}.极图法 的奥氏体状况，如，奥氏体形貌、奥氏体晶粒大小、奥 也可用于原奥取向的重构，且简单直观，但由于特征 氏体取向、是否存在特殊类型奥氏体晶粒（比如说 圆中心难以精确判别，极大程度上受偶然性和人为 奥氏体孪晶)以及是否存在奥氏体织构，均会对相 因素的影响.尤其在变体选择明显的情况下，特征 变过程产生很大影响.而在实现对奥氏体取向进行 圆残缺不全，致使取向重构更加的困难. 重构前，研究这种影响几乎是不可能的，因而需要对 鉴于此，本文提出了一种新的、较为便捷的不依 原奥取向进行重构.对于依靠相变提高性能的高性 赖残余奥氏体进行原奥取向重构的方法，并就该方 能钢，组织为典型的协变相变产物.协变相变是指 法的构建方案、还原奥氏体的精度进行描述与讨论， 相变时相变产物与原始奥氏体保留有特定位向关系 同时给出了在低合金钢中的应用效果 的相变过程，典型的协变相变包括钢2-]以及钛 1实验材料和过程 和锆[5)]中的马氏体转变.钢中典型的协变相变产 物主要有针状铁素体、上贝氏体、下贝氏体、粒状贝 实验钢的成分为（质量分数，%）：C0.052,Si 氏体及各类马氏体[等，它们与原始奥氏体间的位 0.27,Mn1.82,Ni+Cu+Ti<0.68,Mo+Cr+Nb< 向关系主要有K-S关系[1o、N-W关系[)、G-T关 0.60,Fe(余量).实验钢经过5kg真空感应炉冶炼 系[2]三种 后锻造成中14mm的圆棒材，再经感应炉加热至 以往的研究结果表明，影响钢铁材料韧性的因 1200℃，保温1h后水淬，之后将实验钢加工成 素主要有马奥岛(MA)以及大角晶界[3-16].协变相 中4mm×l0mm的热模拟圆棒试样，在Formastor-D 变中大角晶界主要来源于属于不同贝恩组的变体相 全自动膨胀仪上进行热模拟实验，分别模拟研究 遇.而位向关系及原始奥氏体取向的测定则成为探 不同奥氏体化温度下得到不同尺度的原奥氏体晶 究协变相变晶体学行为（如贝恩组的形成规律）的 粒在之后的协变相变过程，并利用电子背散射衍 必经之路.得益于电子背散射衍射(EBSD)技术的 射技术测定了相变后的协变相变产物的晶体学取 长足发展)，定量获得较大区域内（相比于透射电 向信息. 镜)组织的取向信息成为可能。Miyamoto等us] 将样品以20℃·s-'的速度加热到950、1050和 Humbert等9)、Germain等2o)、Abbasi等2】、Bernier 1150℃，保温300s,然后以30℃·s1的速度冷却到 等[2]分别利用电子背散射衍射精确分析了板条马 室温.用线切割横向剖开所得到的热模拟试样，加 氏体和贝氏体的取向，提出了在没有残奥情况下准 工成5mm厚的圆柱供电子背散射衍射实验使用. 确判定马氏体、贝氏体与原奥的取向关系的方法. 电子背散射衍射技术试样先经机械磨、抛光，然后电 在Takayama[]等的工作中，重构了原始奥氏体的取 解抛光.电解抛光液组成为：85mL无水乙醇+10mL 向并进行了和原始的密排面偏差角的计算，最终将 高氯酸+5mL甘油，所加电压15V,抛光时间18s. 其与组织形成温度建立了联系.但在这些文献中， 电子背散射衍射技术测试在装有Oxford--EBSD工程科学学报,第 40 卷,第 8 期 orientation is unclear. Hence, the orientation needs to be reconstructed. In this article, a simple method of reconstructing the prior austenite orientation during coherent phase transformation is proposed by employing the {110} 琢 stereographic projection on the basis of electron backscatter diffraction (EBSD) measurements. Retained austenite is not necessary when applying this methodology. The re鄄 sults show that the prior austenite orientation is well reconstructed with superior precision of below 2毅. This is especially applicable when strong variant selection occurs or when reconstructing a tiny part of the prior austenite grain. The specific unknown orientation re鄄 lationship (OR) between prior austenite and ferrite has a little effect on the reconstruction process, averting complicated calculations of this specific unknown OR. It is still possible to reconstruct the austenite orientation when the actual OR is not accessible. Moreover, it can be employed to all the coherently transformed products that maintain an OR from K鄄鄄S OR to N鄄鄄W OR to the prior austenite grain. A specific example in which this method is adopted is given, and the austenizing behavior is studied. At higher austenization tempera鄄 tures, a special type of austenite grain, i. e, an austenite twin, is transformed. This is difficult to occur at lower austenization tempera鄄 tures, implying that the austenite twin formation is closely correlated to the austenization temperature. The formation mechanism of aus鄄 tenite twin and its effect on the following phase transformation remains unclear; thus, much emphasis should be placed on it. KEY WORDS coherent phase transformation; prior austenite; orientation reconstruction; stereographic projection; variant; austenite twin 钢铁材料在从高温冷却到室温的过程中,高温 态的奥氏体会发生相变,无法保留到室温. 相变前 的奥氏体状况,如,奥氏体形貌、奥氏体晶粒大小、奥 氏体取向、是否存在特殊类型奥氏体晶粒(比如说 奥氏体孪晶) 以及是否存在奥氏体织构,均会对相 变过程产生很大影响. 而在实现对奥氏体取向进行 重构前,研究这种影响几乎是不可能的,因而需要对 原奥取向进行重构. 对于依靠相变提高性能的高性 能钢,组织为典型的协变相变产物. 协变相变是指 相变时相变产物与原始奥氏体保留有特定位向关系 的相变过程[1] ,典型的协变相变包括钢[2鄄鄄4] 以及钛 和锆[5鄄鄄8]中的马氏体转变. 钢中典型的协变相变产 物主要有针状铁素体、上贝氏体、下贝氏体、粒状贝 氏体及各类马氏体[9] 等,它们与原始奥氏体间的位 向关系主要有 K鄄鄄 S 关系[10] 、N鄄鄄 W 关系[11] 、G鄄鄄 T 关 系[12]三种. 以往的研究结果表明,影响钢铁材料韧性的因 素主要有马奥岛(MA)以及大角晶界[13鄄鄄16] . 协变相 变中大角晶界主要来源于属于不同贝恩组的变体相 遇. 而位向关系及原始奥氏体取向的测定则成为探 究协变相变晶体学行为(如贝恩组的形成规律)的 必经之路. 得益于电子背散射衍射(EBSD)技术的 长足发展[17] ,定量获得较大区域内(相比于透射电 镜) 组织的取向信息成为可能. Miyamoto 等[18] 、 Humbert 等[19] 、Germain 等[20] 、Abbasi 等[21] 、Bernier 等[22]分别利用电子背散射衍射精确分析了板条马 氏体和贝氏体的取向,提出了在没有残奥情况下准 确判定马氏体、贝氏体与原奥的取向关系的方法. 在 Takayama [23]等的工作中,重构了原始奥氏体的取 向并进行了和原始的密排面偏差角的计算,最终将 其与组织形成温度建立了联系. 但在这些文献中, 运用了大量繁杂的矩阵运算来重构原奥取向,需要 专业计算软件和工程师的支持. 尽管{110} 琢极图法 也可用于原奥取向的重构,且简单直观,但由于特征 圆中心难以精确判别,极大程度上受偶然性和人为 因素的影响. 尤其在变体选择明显的情况下,特征 圆残缺不全,致使取向重构更加的困难. 鉴于此,本文提出了一种新的、较为便捷的不依 赖残余奥氏体进行原奥取向重构的方法,并就该方 法的构建方案、还原奥氏体的精度进行描述与讨论, 同时给出了在低合金钢中的应用效果. 1 实验材料和过程 实验钢的成分为(质量分数,% ):C 0郾 052,Si 0郾 27,Mn 1郾 82,Ni + Cu + Ti < 0郾 68,Mo + Cr + Nb < 0郾 60,Fe (余量). 实验钢经过 5 kg 真空感应炉冶炼 后锻造成 准14 mm 的圆棒材,再经感应炉加热至 1200 益 ,保温 1 h 后水淬, 之后将实验钢加工成 准4 mm 伊 10 mm 的热模拟圆棒试样,在 Formastor鄄D 全自动膨胀仪上进行热模拟实验,分别模拟研究 不同奥氏体化温度下得到不同尺度的原奥氏体晶 粒在之后的协变相变过程,并利用电子背散射衍 射技术测定了相变后的协变相变产物的晶体学取 向信息. 将样品以 20 益·s - 1的速度加热到 950、1050 和 1150 益 ,保温 300 s,然后以 30 益·s - 1的速度冷却到 室温. 用线切割横向剖开所得到的热模拟试样,加 工成 5 mm 厚的圆柱供电子背散射衍射实验使用. 电子背散射衍射技术试样先经机械磨、抛光,然后电 解抛光. 电解抛光液组成为:85 mL 无水乙醇 + 10 mL 高氯酸 +5 mL 甘油,所加电压15 V,抛光时间18 s. 电子背散射衍射技术测试在装有 Oxford鄄鄄EBSD ·946·