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D0I:10.13374/j.issnl00I53.2006.06.005 第28卷第6期 北京科技大学学报 Vol.28 No.6 2006年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun.2006 退火温度对20MnSi钢ECAP变形组织的影响 赵西成姚筱春刘晓燕杨占林 西安建筑科技大学冶金工程学院，西安710055 摘要采用C方式等径弯曲通道变形(ECAP)法制备了平均晶粒尺寸~0.20m的亚微晶 2OMSi钢，研究了退火温度对ECAP变形组织的影响.结果表明，随退火温度升高，ECAP变形获 得的亚微晶铁素体变形组织在原位逐渐演变为再结晶组织.300~500℃退火1h后，亚微晶铁素 体组织稳定，晶粒无明显长大，退火温度高于500℃后，铁素体晶粒开始明显长大，650℃退火后的 铁素体平均晶粒尺寸一8m·经ECAP变形的珠光体组织在较低温度退火时，渗碳体具有较强的 球化能力 关键词2 DMnSi钢：等径弯曲通道变形；亚微晶铁素体：退火处理 分类号TG111.7 等径弯曲通道变形(equal channel angular 变)挤压4道次，具体变形过程同文献[9]，将4 pressing,简称ECAP)法是制备块状亚微米晶或 道次ECAP变形后的试样分别在300,400,450， 纳米晶材料的有效方法之一山，并且日益受到材 500,550,600,650℃保温1h退火，退火后的试样 料科学界的重视，已成为当前材料研究的热点方 沿横断面截取光学显微镜和透射电镜试样，透射 向，目前，用ECAP法已成功地制备出了多种超 电镜观察在JCM一20OCX型透射电镜上进行，加 细晶材料，并对ECAP变形机理、变形组织及其细 速电压为160kV. 化机理进行了大量的研究，取得了一些重要的成 果[29)]，但对ECAP变形组织热稳定性的研究较 少[10山]，为了充分开发和利用ECAP超细晶材 料的优异性能，本文对ECAP制备的亚微晶 20MSi钢在退火过程中的组织变化进行了实验 研究， 1 实验材料与方法 实验材料是某钢厂生产的20MnSi钢热轧棒 图1实验用钢的原始组织 材，化学成分（质量分数，%）为：C0.20,Si0.56, Fig.1 Optical microstructure of the steel before ECAP Mn1.40,P0.018,S0.024实验用钢的原始组 试样的晶粒尺寸用弦计算法测定，为了保证 织为典型的亚共析钢组织，组织组成物为先共析 所测试样晶粒尺寸的准确性，每种退火温度取4 铁素体和珠光体，铁素体平均晶粒尺寸一20m, 个试样测40个视场，取其平均值. 如图1所示. 将材料加工成14.6mm×14.6mm×70mm 2 实验结果和讨论 的ECAP试样，放入两通道的内交角9=90°，外 实验用钢经C方式ECAP变形4道次的 接弧角=20°的等径弯曲通道变形模具中在室 TEM组织和相应的选取衍射谱如图2所示，变 温下进行挤压.按C方式（每道次挤压后，试样沿 形组织为等轴状超细晶铁素体，晶粒平均尺寸~ 纵轴线旋转180°进行下一道次变形，旋转方向不 0.20m·研究结果表明2]，铁素体组织经C方 收稿日期：2005-07-12修回日期：2005-10-26 式ECAP变形4道次后的晶界主要为大角度晶 基金项目：陕西省教育厅专项基金项目(N。·03K134)和西安建 界，并且晶界附近的位错密度高，晶界不清晰，表 筑科技大学重大科技项目创新基金项目资助 明ECAP变形组织处于高内应力非平衡态， 作者简介：赵西成(1951一)，男，教授退火温度对20MnSi 钢 ECAP 变形组织的影响 赵西成 姚筱春 刘晓燕 杨占林 西安建筑科技大学冶金工程学院西安710055 摘 要 采用 C 方式等径弯曲通道变形（ECAP）法制备了平均晶粒尺寸～0∙20μm 的亚微晶 20MnSi 钢研究了退火温度对 ECAP 变形组织的影响．结果表明随退火温度升高ECAP 变形获 得的亚微晶铁素体变形组织在原位逐渐演变为再结晶组织．300～500℃退火1h 后亚微晶铁素 体组织稳定晶粒无明显长大．退火温度高于500℃后铁素体晶粒开始明显长大650℃退火后的 铁素体平均晶粒尺寸～8μm．经 ECAP 变形的珠光体组织在较低温度退火时渗碳体具有较强的 球化能力． 关键词 20MnSi 钢；等径弯曲通道变形；亚微晶铁素体；退火处理 分类号 TG111∙7 收稿日期：20050712 修回日期：20051026 基金项目：陕西省教育厅专项基金项目（No．03JK134）和西安建 筑科技大学重大科技项目创新基金项目资助 作者简介：赵西成（1951—）男教授 等径弯曲通道变形（equal channel angular pressing简称 ECAP）法是制备块状亚微米晶或 纳米晶材料的有效方法之一［1］并且日益受到材 料科学界的重视已成为当前材料研究的热点方 向．目前用 ECAP 法已成功地制备出了多种超 细晶材料并对 ECAP 变形机理、变形组织及其细 化机理进行了大量的研究取得了一些重要的成 果［29］但对 ECAP 变形组织热稳定性的研究较 少［1011］．为了充分开发和利用 ECAP 超细晶材 料的优异性能本 文 对 ECAP 制 备 的 亚 微 晶 20MnSi 钢在退火过程中的组织变化进行了实验 研究． 1 实验材料与方法 实验材料是某钢厂生产的20MnSi 钢热轧棒 材化学成分（质量分数％）为：C 0∙20Si0∙56 Mn1∙40P 0∙018S 0∙024．实验用钢的原始组 织为典型的亚共析钢组织组织组成物为先共析 铁素体和珠光体铁素体平均晶粒尺寸～20μm 如图1所示． 将材料加工成14∙6mm×14∙6mm×70mm 的 ECAP 试样放入两通道的内交角 φ＝90°外 接弧角 ψ＝20°的等径弯曲通道变形模具中在室 温下进行挤压．按 C 方式（每道次挤压后试样沿 纵轴线旋转180°进行下一道次变形旋转方向不 变）挤压4道次具体变形过程同文献［9］．将4 道次 ECAP 变形后的试样分别在300400450 500550600650℃保温1h 退火．退火后的试样 沿横断面截取光学显微镜和透射电镜试样．透射 电镜观察在 JCM—200CX 型透射电镜上进行加 速电压为160kV． 图1 实验用钢的原始组织 Fig．1 Optical microstructure of the steel before ECAP 试样的晶粒尺寸用弦计算法测定．为了保证 所测试样晶粒尺寸的准确性每种退火温度取4 个试样测40个视场取其平均值． 2 实验结果和讨论 实验用钢经 C 方式 ECAP 变形4道次的 TEM 组织和相应的选取衍射谱如图2所示．变 形组织为等轴状超细晶铁素体晶粒平均尺寸～ 0∙20μm．研究结果表明［12］铁素体组织经 C 方 式 ECAP 变形4道次后的晶界主要为大角度晶 界并且晶界附近的位错密度高晶界不清晰表 明 ECAP 变形组织处于高内应力非平衡态． 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．28No．6 Jun．2006 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2006．06．005