·1110 工程科学学报，第38卷，第8期 添加抑制了过冷奥氏体向珠光体的转变，尤其是在较 中粒状贝氏体数量明显增多，针状铁素体尺寸也有所 低的冷速下，珠光体相变区间明显变小，使铁素体相变 降低.结合实验钢的连续冷却转变曲线可知，在冷速 区间增大.在中等冷速下，V降低了铁素体、贝氏体相 为2℃·s时，V的添加使过冷奥氏体向粒状贝氏体转 变的临界开始温度.从整体上看，V的添加使CCT曲 变的临界开始温度(GB.)降低了15℃，转变温度降 线向右移动 低，使粒状贝氏体转变的驱动力增大，促进了粒状贝氏 2.2显微组织分析 体的形核圆.由于钢中C含量较低，且T和Nb的加 图3和图4是部分光学显微镜照片.当冷速为 入消耗了一定量的C,导致V析出的热力学和动力学 0.1℃·s时，V的添加使钢中珠光体明显减少，珠光 条件不足.此外，实验钢中Mn质量分数接近1.6%， 体球团和铁素体晶粒明显变细：两种钢在2℃·s时， Mn使大部分的V仍以固溶态存在，从而对过冷奥氏 均可得到粒状贝氏体、针状铁素体和少量仿晶界铁素 体起到了稳定作用，使粒状贝氏体的转变温度降低 体的混合组织.对比图3(b)和图4(b)可以发现，微合 但是受放大倍数影响，光学显微镜观察不能对粒状贝 金V的添加对AF+GB组织细化效果明显，且含V钢 氏体的体积分数和细化程度做定量分析 10m e) 10um 图3不同冷速时No.1钢在光学显微镜下的显微组织.(a)0.1℃s1:(b)2℃sl:(c)7℃s1:(d)10℃·s1:()20℃s1:() 30℃s1 Fig.3 Microstructures of Steel No.I at different cooling rates observed by optical microscopy:(a）0.1℃·sl:(b)2℃sl:(c)7℃·sl;(d) 10℃sl:(e)20℃s-1:(030℃s-1 当冷速提高至10℃·s时，No.1钢以粒状贝氏体 状组织所占的百分比下降明显，说明V的添加不仅可 组织为主，针状铁素体数量开始明显减少，并有少量的 以促进岛状组织的生成，而且使其尺寸更加细小和均 板条状贝氏体出现：含V的No.2钢中显微组织开始 匀.分析认为，V溶于C含量较高的残余奥氏体中并 以板条状贝氏体为主，并伴有少量的粒状贝氏体和针 延缓其分解，使残余奥氏体在更低温下形成较多的岛 状铁素体组织.分析认为，固溶态的V可以提高钢的 状组织，0.从图2可以看出，V主要对贝氏体相变 淬透性，是导致No.2钢在该冷速下板条状贝氏体大量 的影响比较明显，因此本文重点讨论V对粒状贝氏体 出现的主要原因.进一步提高冷速至20℃·s以上 的影响，而V对针状铁素体相变影响将另外做讨论. 时，钢中开始出现马氏体组织，此时No.1钢和No.2钢 图6是实验钢在冷速2℃·s1下的透射电镜照片 的显微组织基本上均以板条状贝氏体和块状低碳马氏 从图6()可以看出，针状铁素体上分布着大量的位 体为主，但添加V的No.2钢中显微组织更加细小，贝 错，边界位错密度明显高于心部，这符合针状铁素体由 氏体板条束和马氏体块的尺寸相对细小 位错移动形核形成的理论.图6(b)为岛状组织的精 图5是2℃·s时实验钢的扫描电镜照片.可以 细结构，岛状组织主要由块状结构上分布的M/A岛组 看到岛状组织分布在铁素体基体上.经统计，No.1钢 成，块状结构本身是具有高密度位错的铁素体，而M/ 和No.2钢中岛状组织的体积分数分别为14%和 A岛则主要由小于0.5m的残余奥氏体组成，由此可 19%,含V钢中岛状组织的体积分数增加5%.从 以判定图5中的岛状组织属与被铁素体分割后的残余 图5(c)的统计结果可知，V的添加使大于8m的岛 奥氏体经二次相变形成的粒状贝氏体组织.图6(c)工程科学学报，第 38 卷，第 8 期 添加抑制了过冷奥氏体向珠光体的转变，尤其是在较 低的冷速下，珠光体相变区间明显变小，使铁素体相变 区间增大． 在中等冷速下，V 降低了铁素体、贝氏体相 变的临界开始温度． 从整体上看，V 的添加使 CCT 曲 线向右移动． 2. 2 显微组织分析 图 3 和图 4 是部分光学显微镜照片． 当冷速为 0. 1 ℃·s － 1时，V 的添加使钢中珠光体明显减少，珠光 体球团和铁素体晶粒明显变细; 两种钢在 2 ℃·s － 1时， 均可得到粒状贝氏体、针状铁素体和少量仿晶界铁素 体的混合组织． 对比图3( b) 和图4( b) 可以发现，微合 金 V 的添加对 AF + GB 组织细化效果明显，且含 V 钢 中粒状贝氏体数量明显增多，针状铁素体尺寸也有所 降低． 结合实验钢的连续冷却转变曲线可知，在冷速 为 2 ℃·s － 1时，V 的添加使过冷奥氏体向粒状贝氏体转 变的临界开始温度( GBs ) 降低了 15 ℃，转变温度降 低，使粒状贝氏体转变的驱动力增大，促进了粒状贝氏 体的形核［23］． 由于钢中 C 含量较低，且 Ti 和 Nb 的加 入消耗了一定量的 C，导致 V 析出的热力学和动力学 条件不足． 此外，实验钢中 Mn 质量分数接近 1. 6% ， Mn 使大部分的 V 仍以固溶态存在，从而对过冷奥氏 体起到了稳定作用，使粒状贝氏体的转变温度降低． 但是受放大倍数影响，光学显微镜观察不能对粒状贝 氏体的体积分数和细化程度做定量分析． 图 3 不同冷速时 No． 1 钢在光学显微镜下的显微组织． ( a) 0. 1 ℃·s － 1 ; ( b) 2 ℃·s － 1 ; ( c) 7 ℃·s － 1 ; ( d) 10 ℃·s － 1 ; ( e) 20 ℃·s － 1 ; ( f) 30 ℃·s － 1 Fig． 3 Microstructures of Steel No． 1 at different cooling rates observed by optical microscopy: ( a) 0. 1 ℃·s － 1 ; ( b) 2 ℃·s － 1 ; ( c) 7 ℃·s － 1 ; ( d) 10 ℃·s － 1 ; ( e) 20 ℃·s － 1 ; ( f) 30 ℃·s － 1 当冷速提高至 10 ℃·s － 1时，No． 1 钢以粒状贝氏体 组织为主，针状铁素体数量开始明显减少，并有少量的 板条状贝氏体出现; 含 V 的 No． 2 钢中显微组织开始 以板条状贝氏体为主，并伴有少量的粒状贝氏体和针 状铁素体组织． 分析认为，固溶态的 V 可以提高钢的 淬透性，是导致 No． 2 钢在该冷速下板条状贝氏体大量 出现的主要原因． 进一步提高冷速至 20 ℃·s － 1 以上 时，钢中开始出现马氏体组织，此时 No． 1 钢和 No． 2 钢 的显微组织基本上均以板条状贝氏体和块状低碳马氏 体为主，但添加 V 的 No． 2 钢中显微组织更加细小，贝 氏体板条束和马氏体块的尺寸相对细小． 图 5 是 2 ℃·s － 1时实验钢的扫描电镜照片． 可以 看到岛状组织分布在铁素体基体上． 经统计，No． 1 钢 和 No． 2 钢中岛状组织的体积分数分别为 14% 和 19% ，含 V 钢中岛状组织的体积分数增加 5% ． 从 图 5( c) 的统计结果可知，V 的添加使大于 8 μm 的岛 状组织所占的百分比下降明显，说明 V 的添加不仅可 以促进岛状组织的生成，而且使其尺寸更加细小和均 匀． 分析认为，V 溶于 C 含量较高的残余奥氏体中并 延缓其分解，使残余奥氏体在更低温下形成较多的岛 状组织［19，24］． 从图 2 可以看出，V 主要对贝氏体相变 的影响比较明显，因此本文重点讨论 V 对粒状贝氏体 的影响，而 V 对针状铁素体相变影响将另外做讨论． 图6 是实验钢在冷速2 ℃·s － 1下的透射电镜照片． 从图 6( a) 可以看出，针状铁素体上分布着大量的位 错，边界位错密度明显高于心部，这符合针状铁素体由 位错移动形核形成的理论． 图 6( b) 为岛状组织的精 细结构，岛状组织主要由块状结构上分布的 M /A 岛组 成，块状结构本身是具有高密度位错的铁素体，而 M / A 岛则主要由小于 0. 5 μm 的残余奥氏体组成，由此可 以判定图 5 中的岛状组织属与被铁素体分割后的残余 奥氏体经二次相变形成的粒状贝氏体组织． 图 6( c) · 0111 ·