D01:10.13374j.isml00103x2006.06.006 第28卷第6期 北京科技大学学报 Vol.28 Na 6 2006年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jum.2006 低碳贝氏体钢中的时效析出行为 李闯王学敏) 周桂峰杨善武)尚成嘉) 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C一N一C一Mo系低碳贝氏体钢的时效硬度变化行为，在G leeble一15O0热模拟试 验机上模拟了各钢种的蠕变行为，利用金相显微镜、TEM研究了不同钢种的微观组织与沉淀析 出.结果表明，含铜钢在不同温度时效时会发生明显的时效硬化效应，在不同温度的蠕变曲线上会 出现平台，平台现象是由于蠕变过程中出现了第二相析出，平台出现意味着开始了第二相析出，平 台结束则析出过程结束 关键词低碳贝氏体钢：蠕变；微观组织；时效析出 分类号TG142.1 微合金钢加入合金元素铜的主要目的在于利 2 实验过程 用时效硬化效应来使其获得良好的综合性能.低 碳贝氏体钢中加入铜同时还能推迟贝氏体转变 21时效处理 促进Nb(C,N)应变诱导析出.因此C一Nb系低 钢板首先经920℃固溶30min后淬入饱和食 碳钢贝氏体钢中既有€一Cu析出强化也有极细的 盐水中处理，然后进行时效处理，时效温度选取 具有高位错密度的贝氏体组织强化作用，这种综 520℃和600℃时效时间从5到600min不等，在 合强化作用使这类钢具有优异的综合性能，并得 表面洛氏维氏硬度计上测定硬度(Hv),选用载 到了广泛应用.因此，大量的工作集中在这类 荷300N. 钢中eCu的时效析出行为的研究如e一Cu析 22蠕变实验 出的结构、成分随时间的变化行为.对于Cu的沉 淬火态试样在Gle山le一1500热模拟机上进 淀析出过程的研究方法仍局限于硬度法、电阻 行蠕变实验.在前期实验的基础上发现，蠕变过 法和热分析法59，这些方法可能较好地反映沉 程中，沉淀析出过程在蠕变曲线上的反映对应变 淀析出过程.本文将研究蠕变实验过程中第二相 速率比较敏感，只有在合适的蠕变速率下，析出过 析出对蠕变行为影响. 程的影响才反映得比较明显，从而有利于检 测？.实验发现当选用应力相当于以105.1 1 实验材料 应变速率进行慢拉伸时的稳态应力，其蠕变实验 实验钢经真空感应炉治炼，板坯经两阶段控 能比较明显地反映析出的影响.为此，实验中样 轧.其化学成分如表1所示. 品首先在不同温度下以应变速率=105。进 行慢拉伸实验，测出慢拉伸过程进行到稳态时的 表1所用材料的化学成分（质量分数） Table 1 Chemical composition of experimental materials% 应力.这个应力就是进行蠕变实验时所选取的 应力. No.C Si Mn P S Cu Cr Ni Mo Nb 1.00440511.060.0160.0040790.540710220.045 3 蠕变实验结果 200420511.060.0170.0041.560.540720220.044 前期的实验己证明，在进行蠕变实验所选取 收稿日期：2005-03-18修回日期：200506-28 的温度下，对经过固溶处理的样品进行时效时，硬 基金项目：国家自然科学基金资助项目(No.50471089)和国家重 度曲线会出现明显的硬化峰硬化效应主要由析 大基础研究项目(No.2004CB19102) 出引起.为了排除其他因素的影响，有必要了解 作者简介：李闯(1981一).男，硕士研究生：王学敏(1971一），男， 这类钢淬火态组织在没有沉淀析出过程发生时蠕 副教授，博士 变曲线的基本形状.从2钢板上取样，在经过固低碳贝氏体钢中的时效析出行为 李 闯1) 王学敏1) 周桂峰2) 杨善武1) 尚成嘉1) 贺信莱1) 1) 北京科技大学材料科学与工程学院, 北京 100083 2) 武钢( 集团) 公司技术中心, 武汉 430080 摘 要 测定了 Cu-Nb-Cr-Mo 系低碳贝氏体钢的时效硬度变化行为, 在 Gleeble-1500 热模拟试 验机上模拟了各钢种的蠕变行为, 利用金相显微镜、TEM 研究了不同钢种的微观组织与沉淀析 出.结果表明, 含铜钢在不同温度时效时会发生明显的时效硬化效应, 在不同温度的蠕变曲线上会 出现平台, 平台现象是由于蠕变过程中出现了第二相析出, 平台出现意味着开始了第二相析出, 平 台结束则析出过程结束. 关键词 低碳贝氏体钢;蠕变;微观组织;时效析出 分类号 TG 142.1 收稿日期:2005 03 18 修回日期:2005 06 28 基金项目:国家自然科学基金资助项目( No .50471089) 和国家重 大基础研究项目( No .2004CB19102) 作者简介:李闯( 1981—) , 男, 硕士研究生;王学敏( 1971—) , 男, 副教授, 博士 微合金钢加入合金元素铜的主要目的在于利 用时效硬化效应来使其获得良好的综合性能.低 碳贝氏体钢中加入铜同时还能推迟贝氏体转变, 促进 Nb( C, N) 应变诱导析出.因此 Cu-Nb 系低 碳钢贝氏体钢中既有 ε-Cu 析出强化也有极细的 具有高位错密度的贝氏体组织强化作用, 这种综 合强化作用使这类钢具有优异的综合性能, 并得 到了广泛应用[ 1 3] .因此, 大量的工作集中在这类 钢中 ε-Cu 的时效析出行为的研究, 如 ε-Cu 析 出的结构 、成分随时间的变化行为 .对于 Cu 的沉 淀析出过程的研究方法仍局限于硬度法[ 4] 、电阻 法和热分析法[ 5 6] , 这些方法可能较好地反映沉 淀析出过程.本文将研究蠕变实验过程中第二相 析出对蠕变行为影响 . 1 实验材料 实验钢经真空感应炉冶炼, 板坯经两阶段控 轧, 其化学成分如表 1 所示. 表 1 所用材料的化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of experimental materials % No. C Si Mn P S Cu Cr Ni Mo Nb 1 0.044 0.51 1.06 0.016 0.004 0.79 0.54 0.71 0.22 0.045 2 0.042 0.51 1.06 0.017 0.004 1.56 0.54 0.72 0.22 0.044 2 实验过程 2.1 时效处理 钢板首先经920 ℃固溶 30 min 后淬入饱和食 盐水中处理, 然后进行时效处理, 时效温度选取 520 ℃和 600 ℃, 时效时间从 5 到600min 不等, 在 表面洛氏维氏硬度计上测定硬度( Hv ) , 选用载 荷 300 N . 2.2 蠕变实验 淬火态试样在 Gleeble-1500 热模拟机上进 行蠕变实验.在前期实验的基础上发现, 蠕变过 程中, 沉淀析出过程在蠕变曲线上的反映对应变 速率比较敏感, 只有在合适的蠕变速率下, 析出过 程的影响才反映得比较 明显, 从而有利于检 测 [ 7] .实验发现, 当选用应力相当于以 10 -5 s -1 应变速率进行慢拉伸时的稳态应力, 其蠕变实验 能比较明显地反映析出的影响.为此, 实验中样 品首先在不同温度下以应变速率ε · =10 -5 s -1进 行慢拉伸实验, 测出慢拉伸过程进行到稳态时的 应力.这个应力就是进行蠕变实验时所选取的 应力 . 3 蠕变实验结果 前期的实验已证明, 在进行蠕变实验所选取 的温度下, 对经过固溶处理的样品进行时效时, 硬 度曲线会出现明显的硬化峰, 硬化效应主要由析 出引起.为了排除其他因素的影响, 有必要了解 这类钢淬火态组织在没有沉淀析出过程发生时蠕 变曲线的基本形状.从 2 #钢板上取样, 在经过固 第 28 卷 第 6 期 2006 年 6 月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol .28 No.6 Jun.2006 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2006.06.006