D0I:10.13374/j.issm1001053x.2000.01.044 第22卷第1期 北京科技大学学报 VoL.22 No.1 2000年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.2000 Cu-Nb-Ni-Cr-Mo钢的析出硬化 王学敏) 周桂峰12) 杨善武) 贺信莱) 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)武钢（集团）公司技术中心，武汉430080 摘要测定了不同Cu含量的Cu-Nb-NiCr-Mo钢在450-650℃时效时的硬度变化曲线，并 结合光学金相与电镜观察分析了时效过程中的组织变化与脱溶沉淀行为，实验结果表明：时效 硬化是e-Cu析出强化，Nb的碳氮化物以及含C的碳化物强化综合作用的结果：相同时效温度 下，含Cr碳化物的时效峰在时效后期出现：在低铜钢中，时效前期出现的eCu时效峰与Nb的 碳氮化物时效峰重叠：在高铜钢中，由于铜含量升高，e-Cu时效峰出现时间缩短，e-Cu时效峰与 Nb的碳氮化物时效峰逐渐分离. 关键词Cu-Nb钢：时效处理：gCu沉淀 分类号TG111.7 Cu-Nb系超低碳钢利用ε-Cu析出强化以及 的时效特征，观察了Cu含量对时效过程的影 极细的且具有高位错密度的贝氏体组织强化来 响，用金相、电镜等仪器分析了不同类型的析出 获得优异的综合性能，美国自80年代开始研制 行为. 的A710M、HSLA-100等钢种现已全面代替需调 质处理的高合金HY-80、HY-100钢而成为美国 1试验材料和过程 海军舰艇的主要结构用钢.C作为合金元素加 1.1试验材料 入钢中的作用除了对相变点发生影响外，主要 试验材料由50kg真空感应炉冶炼.钢锭加 是利用含Cu钢的时效硬化效应来获得良好的 热到1250℃保温2h后锻成60mm×100mm的 综合性能.从目前的研究情况来看，对于Cu 板坯，板坯进行两阶段控制轧制：1200℃保温2 的沉淀析出过程的研究主要集中在简单的二元 h,1150~1000℃之间进行再结晶区轧制： 合金中（如FeCu合金等）.关于eCu的析出序 900-800℃为非再结晶区轧制.轧后喷水冷却至 列、析出位置以及析出颗粒与铁素体基体的取 550℃后空冷.选用钢种化学成分如表1所示. 向关系等等已有大量的研究结果可供参考， 1.2试验过程 而在复杂合金系（如钢）中的时效行为研究，仅 (1)时效处理. 有少量的定性结果.对于元素之间的相互影 来料为12mm厚的轧板，选定固溶温度为 响涉及更少，且钢中所含Cu含量一般也在1.0% 920℃，保温30min后淬入饱和食盐水中，然后 以上，对于含不同Cu量钢的时效行为鲜有研 进行时效处理.时效温度选取450,520,600和 究.本文研究了不同Cu含量Nb-NiCr-Mo钢 650℃4个，保温时间从5至600mn不等.时效 表1试验材料的化学成分（质量分数） Table 1 Composition of experimental steels(mass fraction) % No. Si Mn P Cu Cr Ni Mo Nb 0.047 0.52 1.04 0.017 0.005 0.10 0.53 0.71 0.22 0.041 2 0.044 0.51 1.06 0.016 0.004 0.79 0.54 0.71 0.22 0.045 3 0.044 0.52 1.08 0.016 0.004 1.05 0.53 0.71 0.22 0.043 4 0.042 0.51 1.06 0.017 0.004 1.56 0.54 0.72 0.22 0.044 注：按需要进行微B及微Ti处理 1999-06-24收稿 王学敏男，27岁，博士生第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 一 一 一 钢 的析 出硬 化 王 学敏 ” 周 桂峰 ‘， 杨 善武 ” 贺信 莱 ” 北京 科技大学材料 科学与工 程学 院 ， 北 京 武钢 集 团 公 司技术 中心 ， 武汉 摘 要 测 定 了不 同 含量 的 ， 卜 一 一， 钢在 一 ℃ 时效 时 的硬度变化 曲线 ， 并 结合 光学金相 与 电镜观 察分析了 时效过程 中的组织变化 与脱溶沉淀行 为 实验 结果表 明 时效 硬化 是。 一 析 出强化 ， 的碳氮化物 以及含 的碳化物 强化综合 作用 的结果 相 同时效温度 下 ， 含 碳化物 的时效峰在 时效后 期 出现 在低铜钢 中 ， 时效前期 出现 的。 一 时效峰与 的 碳氮化物 时效峰重叠 在高铜 钢 中 ， 由于铜含量 升 高 ， 一 时效峰 出现 时 间缩短 ， 。 一 时效峰与 的碳氮化物时效峰逐渐分离 关键词 月 钢 时效 处理 。 一 沉淀 分 类号 牙化 系超低 碳 钢 利 用 一 析 出 强 化 以及 极细 的且具 有高位错密 度 的 贝 氏体组 织强化 来 获得优异 的综合性 能 美 国 自 年代 开 始研制 的 、 一 等钢 种现 已全面 代替需调 质处理 的高合金 一 、 一 钢 而 成 为美 国 海 军舰艇 的主 要 结构用 钢 作 为合金 元素 加 入钢 中的作用 除 了对 相 变 点发 生 影 响外 ， 主 要 是 利用 含 钢 的时效硬化 效应 来获得 良好 的 综合 性 能 ‘， 从 目前 的研 究情况 来看 ， 对 于 的沉淀析 出过程 的研究主 要集 中在简单 的二 元 合金 中 如 〔 合金等 关 于 。 一 的析 出序 列 、 析 出位 置 以及 析 出颗粒 与铁素 体基体 的取 向关 系等 等 ，， 己 有 大量 的研 究结果 可 供参 考 而 在 复杂 合 金 系 如钢 中 的 时效 行 为研 究 ， 仅 有少 量 的定性 结果 ‘卜 ， 对 于元素 之 间 的相 互 影 响涉及 更少 ， 且钢 中所含 含量一般也在 以上 ， 对 于 含 不 同 量钢 的时效行 为鲜有研 究 本文 研 究 了不 同 含量 司， 曰 边。 钢 的 时效特 征 ， 观 察 了 含 量对 时效 过程 的影 响 ， 用 金相 、 电镜 等仪器分析 了不 同类型 的析 出 行 为 试验材料和 过程 试验材料 试验材料 由 吨 真空 感应 炉 冶 炼 钢 锭加 热 到 ℃ 保温 后 锻成 幻。 的 板坯 ，板 坯进行 两阶 段控 制 轧 制 ℃ 保温 ， 巧 一 ℃ 之 间 进 行 再 结 晶 区 轧 制 一 ℃ 为 非再结晶 区轧制 轧 后 喷水冷却至 ℃ 后 空 冷 选用 钢 种化 学成分如表 所示 试 验 过 程 时 效 处 理 来料 为 厚 的轧 板 ， 选定 固溶温度 为 ℃ ， 保温 后 淬 入饱和 食 盐 水 中 ， 然 后 进行 时 效处 理 时效 温度选 取 ， ， 和 ℃ 个 ， 保温 时 间从 至 不 等 时效 表 试验材 料 的化 学成 分 质量 分数 ， ‘ 注 按需要进行微 及 微 处 理 一 一 收稿 王 学敏 男 ， 岁 ， 博士 生 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2000．01．044