第7期 黄耀等：汽车大梁钢中第二相粒子析出行为 883· 5.5×10-52.8×10-4)以及超高氮含量（质量分数 20℃s-1,卷取温度600℃，1h后随炉自然冷却 为4.2×10-4)低碳含钒钢中V(C,N)在奥氏体区中 扫描电镜试样经机械研磨抛光后选用4%硝酸 的热动力学析出行为和熟化行为 酒精进行侵蚀，利用ZEISS场发射扫描电镜进行微 1 实验材料和实验方法 观组织观察.透射电镜试样采用双喷离子减薄和采 用碳膜复型方法，利用JE0L2000高分辨电镜观察 1.1实验材料 析出物的形貌及大小 实验所用四种不同含氮量实验钢的化学成分 见表1.在冶炼过程中，通过添加氮化硅铁（硅质 2实验结果及分析 量分数≥60%，氨质量分数≥30%，其余为铁和杂 2.1热轧卷曲保温后的组织变化 质)的方式来增加氮的含量.采用25kg真空冶炼 炉治炼，铸锭经锻造后在北京科技大学冶金工程研 图1(a)~(d)分别是1#~4#钢经热轧卷曲保 温后的扫描电镜(SEM)照片.由图中可以看到 究院320轧机上轧成7.5mm厚汽车大梁钢. 其组织主要由铁素体和极少量的珠光体组成，且 表1实验钢的化学成分（质量分数） 珠光体含量随、含量的增加而逐渐消失.对比图 Table 1 Chemical composition of experimental steels 1(a)~(d)可知，随着钢中氮含量的增加，铁素体晶 试样C Si Mn P S N Al V 粒度明显细化.采用钢铁研究总院图像分析软件统 1#0.090.181.650.0040.0050.00550.0150.098 2#0.100.171.570.0040.0060.01600.0130.110 计表明，1#~4#实验钢对应的平均晶粒尺寸分别为 3#0.100.161.700.0050.0050.02800.0160.110 12.1、7.0、5.9和4.7m.由此可知晶粒细化主要来 4#0.100.271.800.0060.0070.04200.0150.130 源于两个方面的作用：一方面随着氨含量增加，在 1.2 实验方法 奥氏体区析出的碳氨化钒含量大大增加，从而有效 采用两阶段轧制方式.轧制工艺为：加热温度 阻碍了奥氏体晶粒的长大：另一方面，先析出的碳 1150℃，保温1h后开轧，开轧温度为1150℃， 氮化钒以及后析出的V(C,N)会形成奥氏体/铁素体 两阶段轧制终轧温度为950℃，轧后快冷，冷速为 相变时铁素体的形核中心，提高铁素体的形核率， b 10μm 10m (c) 10μm 10m 图1不同氮含量下实验钢的显微组织.(a)1#:(b)2#:(c)3#:(d)4# Fig.1 Microstructures of experimental steels with different nitrogen contents:(a)1#;(b)2#;(c)3#;(d)4#第 7 期 黄 耀等：汽车大梁钢中第二相粒子析出行为 883 ·· 5.5×10−5 ∼2.8×10−4 ) 以及超高氮含量 (质量分数 为 4.2×10−4 ) 低碳含钒钢中 V(C,N) 在奥氏体区中 的热动力学析出行为和熟化行为. 1 实验材料和实验方法 1.1 实验材料 实验所用四种不同含氮量实验钢的化学成分 见表 1. 在冶炼过程中，通过添加氮化硅铁 (硅质 量分数 >60%，氮质量分数 >30%，其余为铁和杂 质) 的方式来增加氮的含量. 采用 25 kg 真空冶炼 炉冶炼，铸锭经锻造后在北京科技大学冶金工程研 究院 320 轧机上轧成 7.5 mm 厚汽车大梁钢. 表 1 实验钢的化学成分 (质量分数) Table 1 Chemical composition of experimental steels % 试样 C Si Mn P S N Alt V 1# 0.09 0.18 1.65 0.004 0.005 0.0055 0.015 0.098 2# 0.10 0.17 1.57 0.004 0.006 0.0160 0.013 0.110 3# 0.10 0.16 1.70 0.005 0.005 0.0280 0.016 0.110 4# 0.10 0.27 1.80 0.006 0.007 0.0420 0.015 0.130 1.2 实验方法 采用两阶段轧制方式. 轧制工艺为：加热温度 1150 ℃，保温 1 h 后开轧，开轧温度为 1150 ℃， 两阶段轧制终轧温度为 950 ℃，轧后快冷，冷速为 20 ℃ ·s −1，卷取温度 600 ℃，1 h 后随炉自然冷却. 扫描电镜试样经机械研磨抛光后选用 4%硝酸 酒精进行侵蚀，利用 ZEISS 场发射扫描电镜进行微 观组织观察. 透射电镜试样采用双喷离子减薄和采 用碳膜复型方法，利用 JEOL-2000 高分辨电镜观察 析出物的形貌及大小. 2 实验结果及分析 2.1 热轧卷曲保温后的组织变化 图 1(a)∼(d) 分别是 1#∼4#钢经热轧卷曲保 温后的扫描电镜 (SEM) 照片. 由图中可以看到 其组织主要由铁素体和极少量的珠光体组成，且 珠光体含量随 N 含量的增加而逐渐消失. 对比图 1(a)∼(d) 可知，随着钢中氮含量的增加，铁素体晶 粒度明显细化. 采用钢铁研究总院图像分析软件统 计表明，1#∼4#实验钢对应的平均晶粒尺寸分别为 12.1、7.0、5.9 和 4.7 µm. 由此可知晶粒细化主要来 源于两个方面的作用: 一方面随着氮含量增加，在 奥氏体区析出的碳氮化钒含量大大增加，从而有效 阻碍了奥氏体晶粒的长大；另一方面，先析出的碳 氮化钒以及后析出的 V(C,N) 会形成奥氏体/铁素体 相变时铁素体的形核中心，提高铁素体的形核率， 图 1 不同氮含量下实验钢的显微组织. (a) 1#; (b) 2#; (c) 3#; (d) 4# Fig.1 Microstructures of experimental steels with different nitrogen contents: (a) 1#; (b) 2#; (c) 3#; (d) 4#