D0:10.13374/.issn1001-053x2012.03.009 第34卷第3期 北京科技大学学报 Vol.34 No.3 2012年3月 Journal of University of Science and Technology Beijing Mar.2012 奥氏体变形及冷却速率对低碳贝氏体组织中大角晶界 分布的影响 缪成亮) 尚成嘉)回Mani Subramanian2 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)麦克马斯特大学材料与工程学院，哈密尔顿L8S4M1,加拿大 网通信作者：E-mail:cishang(@usth.cdu.cm 摘要使用电子背散射衍射技术研究了低C高M高Nb成分设计下，非再结晶奥氏体变形及加速冷却速率对低碳贝氏体 组织取向差特征和大角晶界分布的影响.结果表明，与原奥氏体晶粒内部的相变组织相比，原奥氏体晶界附近具有更高的大 角晶界密度，非再结晶区奥氏体变形及快速冷却都有利于提高共格相变的驱动力、弱化变体选择以及有效增加大角晶界密 度.此外，非再结晶区的大变形除了可充分压扁奥氏体晶粒和增加单位面积的奥氏体晶界密度外，还导致奥氏体晶界上细小 的非共格转变铁素体晶粒生成，且这些铁素体晶粒与相邻组织表现出大取向差 关键词管线钢：品界：冷却：奥氏体形变：贝氏体 分类号TG335.7 Effect of ausforming and cooling rate on the distribution of high angle bounda- ries in low carbon bainitic structure MIAO Cheng-Hiang,SHANG Cheng-jia,Mani Subramanian?) 1)School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Department of Materials and Engineering,MeMaster University,Hamilton 18S4M1,Canada Corresponding author:E-mail:cishang@ustb.edu.cn ABSTRACT High Mn-high Nb micro-alloyed steels were investigated by electron back-scattering diffraction (EBSD)to determine the effect of cooling rate and ausforming on the characteristic of misorientation and the distribution of high angle boundaries (HABs)in low carbon bainitic microstructure.The results indicate that there is a dispersion of HABs interspacing from prior austenite grain bound- aries to the grain interior.Both fast cooling and ausforming raise the drive force of coherent transformation,weaken variants selection, and are helpful for the increasing of HABs density near the boundaries and in the grains.Moreover,a larger deformation below the non- recrystallization temperature not only can flatten the austenite grains fully,but also can generate incoherent nucleation of fine ferrite grains at the prior austenite boundaries.Also the fine ferrite grains have significant misorientations with adjacent microstructure. KEY WORDS pipeline steel;grain boundaries;cooling:ausforming;bainite 在X80管线钢的研制和发展中，低C高Mn高 的韧性恶化也是制约管线钢使用的重要因素.因 Nb设计得到了很好的运用1).低C高Mn高Nb 此，揭示贝氏体组织与韧性的关系十分重要，而低碳 X80管线钢的主要显微组织为低碳贝氏体，由于在 贝氏体钢的性能与成分设计、热机械加工工艺 晶粒细化、组织控制及成本低廉等方面的优势，低C (TMCP)及冷却制度密切相关.相关研究A表明， 高Mn高Nb设计也是发展更高强度级别钢种 钢材的强韧性与大角晶界的分布和密度存在很密切 (X100,X120)的主流方向.随着管线钢强度级别 的联系.大角晶界能有效阻碍脆性断裂裂纹的传 的不断提高，为了服役安全性，对管线钢的韧性提出 播，高密度的大角晶界可以有效降低韧脆转变温度 了更高的要求，而焊接过程中热影响区(HAZ)组织 (DBTT),而组织中大角晶界的间距能更有效地反 收稿日期：2011-03-01 基金项目：国家重点基础研究发展计划资助项目(2010CB630801)第 34 卷 第 3 期 2012 年 3 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 34 No． 3 Mar． 2012 奥氏体变形及冷却速率对低碳贝氏体组织中大角晶界 分布的影响 缪成亮1) 尚成嘉1) Mani Subramanian 2) 1) 北京科技大学材料科学与工程学院，北京 100083 2) 麦克马斯特大学材料与工程学院，哈密尔顿 L8S4M1，加拿大 通信作者: E-mail: cjshang@ ustb． edu． cn 摘 要 使用电子背散射衍射技术研究了低 C 高 Mn 高 Nb 成分设计下，非再结晶奥氏体变形及加速冷却速率对低碳贝氏体 组织取向差特征和大角晶界分布的影响． 结果表明，与原奥氏体晶粒内部的相变组织相比，原奥氏体晶界附近具有更高的大 角晶界密度，非再结晶区奥氏体变形及快速冷却都有利于提高共格相变的驱动力、弱化变体选择以及有效增加大角晶界密 度． 此外，非再结晶区的大变形除了可充分压扁奥氏体晶粒和增加单位面积的奥氏体晶界密度外，还导致奥氏体晶界上细小 的非共格转变铁素体晶粒生成，且这些铁素体晶粒与相邻组织表现出大取向差． 关键词 管线钢; 晶界; 冷却; 奥氏体形变; 贝氏体 分类号 TG335. 7 Effect of ausforming and cooling rate on the distribution of high angle bounda￾ries in low carbon bainitic structure MIAO Cheng-liang1) ，SHANG Cheng-jia1) ，Mani Subramanian2) 1) School of Materials Science and Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) Department of Materials and Engineering，McMaster University，Hamilton L8S4M1，Canada Corresponding author: E-mail: cjshang@ ustb． edu． cn ABSTRACT High Mn-high Nb micro-alloyed steels were investigated by electron back-scattering diffraction ( EBSD) to determine the effect of cooling rate and ausforming on the characteristic of misorientation and the distribution of high angle boundaries ( HABs) in low carbon bainitic microstructure． The results indicate that there is a dispersion of HABs interspacing from prior austenite grain bound￾aries to the grain interior． Both fast cooling and ausforming raise the drive force of coherent transformation，weaken variants selection， and are helpful for the increasing of HABs density near the boundaries and in the grains． Moreover，a larger deformation below the non￾recrystallization temperature not only can flatten the austenite grains fully，but also can generate incoherent nucleation of fine ferrite grains at the prior austenite boundaries． Also the fine ferrite grains have significant misorientations with adjacent microstructure． KEY WORDS pipeline steel; grain boundaries; cooling; ausforming; bainite 收稿日期: 2011--03--01 基金项目: 国家重点基础研究发展计划资助项目 ( 2010CB630801) 在 X80 管线钢的研制和发展中，低 C 高 Mn 高 Nb 设计得到了很好的运用［1--3］． 低 C 高 Mn 高 Nb X80 管线钢的主要显微组织为低碳贝氏体，由于在 晶粒细化、组织控制及成本低廉等方面的优势，低 C 高 Mn 高 Nb 设计也是发展更高强度级别钢种 ( X100，X120) 的主流方向． 随着管线钢强度级别 的不断提高，为了服役安全性，对管线钢的韧性提出 了更高的要求，而焊接过程中热影响区( HAZ) 组织 的韧性恶化也是制约管线钢使用的重要因素． 因 此，揭示贝氏体组织与韧性的关系十分重要，而低碳 贝氏体钢的性能与成分设计、热机械加工工艺 ( TMCP) 及冷却制度密切相关． 相关研究［4--5］表明， 钢材的强韧性与大角晶界的分布和密度存在很密切 的联系． 大角晶界能有效阻碍脆性断裂裂纹的传 播，高密度的大角晶界可以有效降低韧脆转变温度 ( DBTT) ，而组织中大角晶界的间距能更有效地反 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2012.03.009