.184 北京科技大学学报 第31卷 0.54m 0.5 um 0.5m 图6实验钢850℃变形50%以不同冷速冷却后的M/A岛形貌.(a)1℃-1：(b)15℃s1:(c)40℃s-1 Fig-6 Morphology of M./A islands in samples cooled at different cooling rates after deformed50%at850℃：(a)1℃.s-l；(b)）l5℃g-l; (c)40℃s-1 材料韧性是有不利的，当体积分数一定时，细小分 14 布的M/A岛状组织能阻碍位错运动和疲劳裂纹扩 12 展，不易因应力集中而诱发裂纹，可提高钢材的强度 和DWTT值，因此，针状铁素体加少量细小的弥散 分布M/A小岛组织具有优良的强韧性，张小立 等10分析了不同级别管线钢组织特征与强韧性，发 800 850 900 950 变形温度/℃ 现针状铁素体组织具有极好的力学性能匹配，孔君 华等山研究了Mo对低合金钢组织和性能的影响， 图7变形温度对M/A组元体积分数的影响 结果表明Mo的添加，抑制了先共析铁素体的形成， Fig.7 Effect of deformation temperature on the volume fraction of M/A islands 促进了针状铁素体和贝氏体组织的形成，使钢材强 度增加，但同时M/A组织的增多，钢材韧性降低 实验中发现冷速提高及变形温度降低都能细化 14r ■ 组织，提高针状铁素体的相对量，变形后组织中产 12 生的M/A岛受冷速及形变量影响较大，受变形温 10 度影响较小，转变组织中M/A岛的形成是由于碳 爱 在Y/α界面上奥氏体中富集，碳含量的增加使得奥 30 405060 氏体稳定性增加，从而部分奥氏体残留下来与马氏 压下量% 体共同形成的，冷速的增大，针状铁素体组织变细， 图8变形量对M/A组元体积分数的影响 铁素体/奥氏体相界附近奥氏体中碳含量不高，使得 Fig.8 Effect of reduction on the volume fraction of M/A islands 残留奥氏体不能稳定存在，难以在低温时转变为 M/A岛，所以M/A形状变得细小，分布也变得更弥 3讨论 散，同时，变形量加大增加了基体的畸变能，使得碳 的扩散加剧，碳在Y/α界面的富集减少；变形也使组 同时具有高强度及高韧性是管线钢追求的目 织中产生高密度的亚结构及位错，阻碍了共格及半 标。一般认为针状铁素体组织中，裂纹扩展时受到 共格Y/a界面的生长，从而M/A小岛尺寸减小并且 交错分布的细小铁素体板条束的阻碍，能有效提高 变得更加分散.Wag等门研究显示：随终冷温度的 其强韧性；文献[9]认为当管线钢中针状铁素体比例 降低，非等轴铁素体、针状铁素体明显增加，并且 增多时，材料可获得更高的冲击韧性.管线钢中的 M/A岛更加分散：但在一定冷速下，终冷温度对M/A M/A小岛也是低碳贝氏体钢的一个重要组织特征， 岛的量影响不大，所以，在实际控轧过程中，合理控 微合金钢微观结构中M/A岛的含量、形状、尺寸及 制轧制参数，如适当提高冷速、降低变形温度及增大 分布等对钢材性能都有影响.适当提高M/A岛的 变形量，可获得针状铁素体组织与一定量弥散分布 体积分数可以提高钢材的强度，但M/A岛太多对 的M/A岛的优化配合，从而提高材料综合性能图6 实验钢850℃变形50％以不同冷速冷却后的 M／A 岛形貌．（a）1℃·s —1；（b）15℃·s —1；（c）40℃·s —1 Fig．6 Morphology of M／A islands in samples cooled at different cooling rates after deformed 50％ at 850℃：（a） 1℃·s —1；（b） 15℃·s —1； （c）40℃·s —1 图7 变形温度对 M／A 组元体积分数的影响 Fig．7 Effect of deformation temperature on the volume fraction of M／A islands 图8 变形量对 M／A 组元体积分数的影响 Fig．8 Effect of reduction on the volume fraction of M／A islands 3 讨论 同时具有高强度及高韧性是管线钢追求的目 标．一般认为针状铁素体组织中‚裂纹扩展时受到 交错分布的细小铁素体板条束的阻碍‚能有效提高 其强韧性；文献［9］认为当管线钢中针状铁素体比例 增多时‚材料可获得更高的冲击韧性．管线钢中的 M／A 小岛也是低碳贝氏体钢的一个重要组织特征‚ 微合金钢微观结构中 M／A 岛的含量、形状、尺寸及 分布等对钢材性能都有影响．适当提高 M／A 岛的 体积分数可以提高钢材的强度‚但 M／A 岛太多对 材料韧性是有不利的．当体积分数一定时‚细小分 布的 M／A 岛状组织能阻碍位错运动和疲劳裂纹扩 展‚不易因应力集中而诱发裂纹‚可提高钢材的强度 和 DWTT 值．因此‚针状铁素体加少量细小的弥散 分布 M／A 小岛组织具有优良的强韧性．张小立 等［10］分析了不同级别管线钢组织特征与强韧性‚发 现针状铁素体组织具有极好的力学性能匹配．孔君 华等［11］研究了 Mo 对低合金钢组织和性能的影响‚ 结果表明 Mo 的添加‚抑制了先共析铁素体的形成‚ 促进了针状铁素体和贝氏体组织的形成‚使钢材强 度增加‚但同时 M／A 组织的增多‚钢材韧性降低． 实验中发现冷速提高及变形温度降低都能细化 组织‚提高针状铁素体的相对量．变形后组织中产 生的 M／A 岛受冷速及形变量影响较大‚受变形温 度影响较小．转变组织中 M／A 岛的形成是由于碳 在γ／α界面上奥氏体中富集‚碳含量的增加使得奥 氏体稳定性增加‚从而部分奥氏体残留下来与马氏 体共同形成的．冷速的增大‚针状铁素体组织变细‚ 铁素体／奥氏体相界附近奥氏体中碳含量不高‚使得 残留奥氏体不能稳定存在‚难以在低温时转变为 M／A 岛‚所以 M／A 形状变得细小‚分布也变得更弥 散．同时‚变形量加大增加了基体的畸变能‚使得碳 的扩散加剧‚碳在γ／α界面的富集减少；变形也使组 织中产生高密度的亚结构及位错‚阻碍了共格及半 共格γ／α界面的生长‚从而 M／A 小岛尺寸减小并且 变得更加分散．Wang 等［7］研究显示：随终冷温度的 降低‚非等轴铁素体、针状铁素体明显增加‚并且 M／A 岛更加分散；但在一定冷速下‚终冷温度对 M／A 岛的量影响不大．所以‚在实际控轧过程中‚合理控 制轧制参数‚如适当提高冷速、降低变形温度及增大 变形量‚可获得针状铁素体组织与一定量弥散分布 的 M／A 岛的优化配合‚从而提高材料综合性能． ·184· 北 京 科 技 大 学 学 报 第31卷