第1期 吴圣杰等：多相组织管线钢的应变时效敏感性 ·67· 为了讨论方便，用n=x/y带入(1)式得 定平衡位置，稍有偏离则会受到位错A回复到x=0 Gbabsn(n2-1) (F)=21-‘2+}. (2) 位置的作用力. 图8给出了预应变过程中位错组态的变化.可 Gb,b。、一为单位常量k,将F,和n的关系作 以明显地看出在轧态下铁素体中的位错密度较低且 设定2m1-y 大多集中在铁素体晶界附近.当铁素体中发生预应 图如图7所示.其中当位错A和位错B的柏氏矢量 变后，铁素体中的位错出现塞积，位错平行排列.此 同号时，两者之间的作用力如实线所示；若两者的柏 时铁素体中平行位错之间的阻力增大，同向加载使 氏矢量反号时，其相互之间的作用力如虚线所示. 得原先可动位错密度降低，从而出现屈服平台：而垂 0.4 直于平行位错塞积放下加载则位错阻力降低，出现 0.3 连续屈服的特征 0.2/ 然而在实际的过程中，很难做到位错A和位错 0.1 B完全平行.当位错A和位错B不平行时，两位错 o 则会发生相互交割.位错的交割产生割阶同样增加 -0.1 -0.2 位错运动的阻力 -03 以上的位错之间相互作用模型很好解释了管线 -0401之4n56789 钢在横向预应变后的同向拉伸变形行为.横向预应 图7两平行刃型位错的相互作用力 变后位错滑移受阻，此后在同向拉伸过程中位错出 Fig.7 Interaction force between two parallel edge dislocations 现塞积，可动位错密度降低，只有在应力进一步上 升，克服位错运动阻力的情况下才能继续发生塑性 从图7中可以看出位错A的存在对于位错B 变形，从而导致宏观上出现屈服平台；而对于垂直轧 (无论同号或是反号)在滑移面的运动都会有附加 向拉伸变形，其预变形产生的位错并没有使得最终 阻力.只有当位错B位于n=0(即x=0)或是n=1 拉伸过程中的可动位错密度降低，只是由于位错的 (即x=y)时，其受位错A的阻力为零.位错B位于 交割使得位错在滑移过程中阻力增大.这也就导致 x=y处，其处于准稳定位置，稍有偏离就会受到位 了预应变后纵向屈服强度和屈强比提高，但仍保持 错A的阻力作用；而位错B位于x=0处，则处于稳 良好的连续屈服特征， 平行位错 200nm 200nm 图8预应变对多相组织钢中铁素体位错组态的影响的透射电镜观察照片.()热轧态下原始可动位错：(b)1.0%预应变条件下铁素体 中平行位错 Fig.8 TEM images showing dislocation evolution during prestrain process in ferrite:(a)original mobile dislocation at the rolled condition:(b)dis- location pile in ferrite after 1.0%pre-strain 3.2多相组织钢时效敏感性 其中贝氏体内部富含了大量的位错和碳氮间隙 多相组织管线钢中铁素体为高温相变产物，且 原子 在相变过程中会不断向周围的奥氏体中排碳：而 由于预变形只是使得屈服强度较低的铁素体发 贝氏体为低温相变产物，且由富碳奥氏体转变而来， 生塑性变形，并使得铁素体内部产生位错塞积；而贝第 1 期 吴圣杰等: 多相组织管线钢的应变时效敏感性 为了讨论方便，用 n = x /y 带入( 1) 式得 ( Fx ) A→B = GbAbB 2π( 1 － ν) ·n( n2 － 1) ( n2 + 1) 2 ． ( 2) 设定 GbAbB 2π( 1 － ν) y 为单位常量 k，将 Fx和 n 的关系作 图如图 7 所示． 其中当位错 A 和位错 B 的柏氏矢量 同号时，两者之间的作用力如实线所示; 若两者的柏 氏矢量反号时，其相互之间的作用力如虚线所示． 图 7 两平行刃型位错的相互作用力 Fig． 7 Interaction force between two parallel edge dislocations 从图 7 中可以看出位错 A 的存在对于位错 B ( 无论同号或是反号) 在滑移面的运动都会有附加 阻力． 只有当位错 B 位于 n = 0( 即 x = 0) 或是 n = 1 ( 即 x = y) 时，其受位错 A 的阻力为零． 位错 B 位于 x = y 处，其处于准稳定位置，稍有偏离就会受到位 错 A 的阻力作用; 而位错 B 位于 x = 0 处，则处于稳 定平衡位置，稍有偏离则会受到位错 A 回复到 x = 0 位置的作用力． 图 8 给出了预应变过程中位错组态的变化． 可 以明显地看出在轧态下铁素体中的位错密度较低且 大多集中在铁素体晶界附近． 当铁素体中发生预应 变后，铁素体中的位错出现塞积，位错平行排列． 此 时铁素体中平行位错之间的阻力增大，同向加载使 得原先可动位错密度降低，从而出现屈服平台; 而垂 直于平行位错塞积放下加载则位错阻力降低，出现 连续屈服的特征． 然而在实际的过程中，很难做到位错 A 和位错 B 完全平行． 当位错 A 和位错 B 不平行时，两位错 则会发生相互交割． 位错的交割产生割阶同样增加 位错运动的阻力． 以上的位错之间相互作用模型很好解释了管线 钢在横向预应变后的同向拉伸变形行为． 横向预应 变后位错滑移受阻，此后在同向拉伸过程中位错出 现塞积，可动位错密度降低，只有在应力进一步上 升，克服位错运动阻力的情况下才能继续发生塑性 变形，从而导致宏观上出现屈服平台; 而对于垂直轧 向拉伸变形，其预变形产生的位错并没有使得最终 拉伸过程中的可动位错密度降低，只是由于位错的 交割使得位错在滑移过程中阻力增大． 这也就导致 了预应变后纵向屈服强度和屈强比提高，但仍保持 良好的连续屈服特征． 图 8 预应变对多相组织钢中铁素体位错组态的影响的透射电镜观察照片． ( a) 热轧态下原始可动位错; ( b) 1. 0% 预应变条件下铁素体 中平行位错 Fig． 8 TEM images showing dislocation evolution during pre-strain process in ferrite: ( a) original mobile dislocation at the rolled condition; ( b) dis￾location pile in ferrite after 1. 0% pre-strain 3. 2 多相组织钢时效敏感性 多相组织管线钢中铁素体为高温相变产物，且 在相变过程中会不断向周围的奥氏体中排碳［18］; 而 贝氏体为低温相变产物，且由富碳奥氏体转变而来， 其中贝氏体内部富含了大量的位错和碳氮间隙 原子． 由于预变形只是使得屈服强度较低的铁素体发 生塑性变形，并使得铁素体内部产生位错塞积; 而贝 ·67·