Vol.28 No.6 李闯等：低碳贝氏体钢中的时效析出行为 ·535 溶处理后首先在520℃时效10h以保证样品中的 间，有一些析出物的形态己可以看出呈明显的条 沉淀相能充分析出并且析出物没有充分长大， 状，能谱结果分析表明这些析出物为eCu颗粒， 以便在随后的蠕变实验中基本没有沉淀析出过程 这是长时间时效的结果.可以得出结论，样品在 发生，之后样品快速加热到920℃并保温5mim后 淬火前已存在的ECu颗粒基本不会重新溶解， 水淬，以获得与2样品相似的淬火态组织从而 因而可以保证这种处理的样品在随后的蠕变过程 排除组织不同这一因素带来的影响：同时由于高 中基本上不会有进一步析出.3样品的蠕变曲线 温固溶时间很短，己有的析出物来不及重新溶解 如图3所示.由图可见蠕变过程由两阶段构成 (为了区别，这里用3样品来表示).相应的2节 第一阶段为减速蠕变阶段，这一阶段在持续约 与3#样品淬火态金相组织如图1所示.由图可 100s后进入蠕变的第二阶段，这时蠕变速率保持 见，两类样品组织基本相同，都是由板条贝氏体与 恒定直至实验结束，为恒速蠕变阶段.从图中可 粒状贝氏体组成板条贝氏体内的板条较为细密 以看出，在选定的实验温度与应力、时间范围内蠕 平直，其边界由较为连续的残留奥氏体小岛勾勒 变曲线上并未出现蠕变的第三阶段一加速蠕变 出轮廓，贝氏体团的边界很明显.相应状态的薄 阶段.当时间轴取对数坐标时（如图3）可以看出， 膜样品的透射电子显微镜明场如图2所示.由图 真应变随对数时间光滑增加，基本没有平台或突 可见，这时钢的组织为典型的板条状组织板条平 变点出现. 直，内有许多细小的析出物.尺寸在5~50nm之 (a) 40m 40μm 图12“样品与3°样品蠕变前的组织 Fig.I Microstructures before creep of Samples 2ad 3 的延长，真应变随之增加，直到蠕变过程进行到一 定的时间，蠕变速率近似不变，这时蠕变曲线进入 稳态蠕变区.在蠕变过程进行到100s左右时，蠕 变曲线的速率开始减小，出现了一个转折段或平 台.随着蠕变过程的进行，在1000s左右时，蠕变 速率又开始增加，蠕变曲线的趋势又恢复了100s 之前的曲线形状.两种样品的惟一差别只是2# 样品在蠕变过程中很可能会发生明显的时效析出 过程y.可见蠕变曲线上出现的平台可能与蠕 02μm 变过程中样品内发生的第二相沉淀析出有关所 图23“样品蠕变实验前的析出物 以平台两端对应的时间分别记为P与P:点. Fig.2 Precipitates of Sample 3before creep 根据M aruyama9等的研究结果钢的蠕变 蠕变实验在Gleeble-一1500热模拟实验机上 曲线可表示为： 恒载荷下进行.在选取的载荷下得到2样品在 E=Eo+A1-exp(-at))+B(exp(at-1)). 520℃下典型蠕变曲线如图4.由图可见蠕变曲 式中，eo为瞬时应变；aA,B均为常数；t为蠕变 线的形状不再像3样品那么平滑，随着保温时间 时间.溶处理后首先在 520 ℃时效 10 h 以保证样品中的 沉淀相能充分析出并且析出物没有充分长大[ 9] , 以便在随后的蠕变实验中基本没有沉淀析出过程 发生, 之后样品快速加热到920 ℃并保温 5min 后 水淬, 以获得与 2 #样品相似的淬火态组织, 从而 排除组织不同这一因素带来的影响;同时由于高 温固溶时间很短, 已有的析出物来不及重新溶解 (为了区别, 这里用 3 #样品来表示) .相应的 2 # 与3 #样品淬火态金相组织如图 1 所示 .由图可 见, 两类样品组织基本相同, 都是由板条贝氏体与 粒状贝氏体组成, 板条贝氏体内的板条较为细密 平直, 其边界由较为连续的残留奥氏体小岛勾勒 出轮廓, 贝氏体团的边界很明显 .相应状态的薄 膜样品的透射电子显微镜明场如图 2 所示.由图 可见, 这时钢的组织为典型的板条状组织, 板条平 直, 内有许多细小的析出物, 尺寸在 5 ～ 50 nm 之 间, 有一些析出物的形态已可以看出呈明显的条 状, 能谱结果分析表明这些析出物为 ε-Cu 颗粒, 这是长时间时效的结果 .可以得出结论, 样品在 淬火前已存在的 ε-Cu 颗粒基本不会重新溶解, 因而可以保证这种处理的样品在随后的蠕变过程 中基本上不会有进一步析出.3 #样品的蠕变曲线 如图 3 所示.由图可见, 蠕变过程由两阶段构成, 第一阶段为减速蠕变阶段, 这一阶段在持续约 100 s 后进入蠕变的第二阶段, 这时蠕变速率保持 恒定直至实验结束, 为恒速蠕变阶段.从图中可 以看出, 在选定的实验温度与应力 、时间范围内蠕 变曲线上并未出现蠕变的第三阶段 ———加速蠕变 阶段 .当时间轴取对数坐标时(如图 3) 可以看出, 真应变随对数时间光滑增加, 基本没有平台或突 变点出现 . 图 1 2 #样品与 3 #样品蠕变前的组织 Fig.1 Microstructures before creep of Sampl es 2 # and 3 # 图 2 3 #样品蠕变实验前的析出物 Fig.2 Precipitates of Sample 3 #before creep 蠕变实验在 Gleeble-1500 热模拟实验机上 恒载荷下进行 .在选取的载荷下得到 2 #样品在 520 ℃下典型蠕变曲线如图 4 .由图可见, 蠕变曲 线的形状不再像 3 #样品那么平滑, 随着保温时间 的延长, 真应变随之增加, 直到蠕变过程进行到一 定的时间, 蠕变速率近似不变, 这时蠕变曲线进入 稳态蠕变区.在蠕变过程进行到 100 s 左右时, 蠕 变曲线的速率开始减小, 出现了一个转折段或平 台.随着蠕变过程的进行, 在 1 000 s 左右时, 蠕变 速率又开始增加, 蠕变曲线的趋势又恢复了 100 s 之前的曲线形状 .两种样品的惟一差别只是 2 # 样品在蠕变过程中很可能会发生明显的时效析出 过程[ 9] .可见, 蠕变曲线上出现的平台可能与蠕 变过程中样品内发生的第二相沉淀析出有关, 所 以平台两端对应的时间分别记为 Ps 与 P f 点 . 根据 M aruyama [ 8] 等的研究结果, 钢的蠕变 曲线可表示为 : ε=ε0 +A{1 -exp( -αt)}+B{ex p( αt -1)}. 式中, ε0 为瞬时应变 ;α, A , B 均为常数 ;t 为蠕变 时间 . Vol.28 No.6 李闯等:低碳贝氏体钢中的时效析出行为 · 535 ·