D0I:10.13374/i.issm1001053x.2003.05.035 第25卷第5期 北京科技大学学报 Vol.25 No.5 2003年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.2003 低碳钢中微细非平衡组织的热稳定性 武会宾杨善武尚成嘉苑少强 贺信莱 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要研究了同-~成分的钢经过弛豫-析出控制相变RPC和再加热淬火RQ两种工艺处理 后在500到700℃回火过程中组织与性能的演变.经过RP℃处理后的钢板随回火温度的升高 硬度降低不明显，在600到650℃温度回火时硬度还有所回升：经过RQ处理后的钢板间火前 硬度虽然较低，但软化速度非常快.回火前两种钢板组织均为贝氏体和马氏体的复合组织， 经PC处理后的钢板随回火温度的提高组织没有明显变化，只是一些板条出现合并现象，而 经过RQ处理后的钢板随回火温度的升高板条很快消失最终演变成多边形铁素体，硬度也随 之大幅度下降.以上结果表明微细非平衡组织的热稳定性与其热历史密切相关. 关键词做合金钢：贝氏体和马氏体：回火 分类号TG113.25 通过组织细化可以同时提高钢铁材料的强 加热温度1200℃ 度和韧性，但细化组织比界面积大，界面能高， 再结品，>60% 热稳定性会变差，细化的贝氏体-马氏体复合组 非结晶，>60%再加热温度930℃ 织因其本身就是非平衡组织，一般在焊接和成型 弛豫时间40s 热处理中会导致粗化)，因此保持其稳定性尤为 重要.经过RPC(Relaxation-Precipitation Control RPC RQ phase transtormation)工艺生产的钢板组织中高密 水冷 水冷 度位错会受到原奥氏体中析出物的钉扎作用向， t/s 图1PRC和RQ工艺示意图 有可能使转变组织具有良好的热稳定性.本文拟 Fig.1 Schematic of PRC and RQ techniques 对此展开实验研究 HD945型表面洛氏维氏硬度计上测定硬度 1实验材料和过程 (Hv),选用载荷为294N.扫描样品是经电解抛光 后，再用3%的无水乙醇硝酸溶液侵蚀制备.在金 1.1实验材料 相磨面上制备碳膜萃取复型，用E0-100cx电镜 实验材料是由50kg真空感应炉冶炼，钢锭 观察. 加热到1200℃保温后采用两阶段控轧，如图1所 示.RP℃工艺采取850℃终轧后弛豫40s后730℃ 2实验结果 水冷，该样品为A.RQ(Reheat Quenching)为控轧后 2.1硬度实验结果 再加热到930℃保温1h后再水冷，该样品为B.而 图2给出了经过RPC和RQ两种工艺得到的 后将两种不同工艺得到的钢板在不同温度下回 钢板在回火过程中的硬度变化示意图.从图中可 火.实验材料的化学成分（质量分数）：C为 以看出：两种工艺得到的钢板在随着回火温度升 0.04%,Si为0.33%，Mn为1.5%，P为0.005%，S为 高过程中硬度变化均可以分为三个阶段，经过 0.0051%,Cu为0.53%，Ni为0.26%，Mo为025%， RPC工艺得到的钢板A在500和550℃回火可以 Nb0.0047%,Ti为0.046%，B为0.001%.将样品A 视为第一阶段，在此阶段硬度值仅仅下降了20 和B分别在500,550,600,650,680,700℃保温1h. HV:经600和650℃后，钢板的硬度值又有所回 1.2维氏硬度测量和显微组织及复型观察 升，并且稍稍高于回火前的硬度，此阶段可以视 热处理后的样品经过两面磨制抛光后，在 为第二个阶段；第三个阶段又是硬度下降阶段， 收稿日期2003-01-23武会宾男，25岁，博士 也就是从650℃以后，钢板的硬度又开始缓慢下 *国家“973”项目资助课题(No.G1998061507)和CTIC- CBMM资助项目(No.2002RMJS-KY002) 降，到00℃回火后，硬度值比回火前仅仅降低了第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 节〕 低碳钢 中微细非平衡组织 的热稳定性 武会宾 杨 善武 尚成 嘉 苑 少 强 贺信 莱 北 京科技 大学 材料科 学 与工 程 学 院 ， 北 京 摘 要 研 究 了 同一 成 分 的钢 经 过 弛 豫一 析 出控制 相 变 和 再 加 热 淬 火 两 种 工 艺 处 理 后 在 到 ℃ 回火过 程 中组 织 与性 能 的演 变 经 过 处 理 后 的钢 板 随 回火温 度 的升 高 硬度 降低不 明 显 ， 在 到 ℃ 温度 回 火 时硬 度还有所 回升 经 过 处 理 后 的钢 板 回火 前 硬度 虽 然较 低 ， 但 软化 速之毫身卜常快 回火 前 两种 钢 板 组织均 为贝 氏体 和 马 氏体 的 复合 组 织 ， 经 砂 处 理 后 的钢 板 随 回火温 度 的提 高组 织 没 有 明 显 变化 ， 只 是 一 些 板 条 出现 合 并现 象 ， 而 经 过 处 理 后 的 钢 板 随 回火 温 度 的升 高板 条很 快 消失 最 终 演 变 成 多边 形 铁 素体 ， 硬 度 也 随 之 大 幅度 下 降 以 结果 表 明微 细 非平 衡 组 织 的热 稳 定 性 与 其热 历 史 密 切 相 关 关键 词 微合 金钢 贝 氏体和 马 氏体 回火 分 类号 通 过 组 织 细 化 可 以 同 时 提 高 钢 铁 材 料 的 强 度 和 韧 性 ‘冈 ， 但 细化 组 织 比 界面 积 大 ， 界面 能 高 ， 热 稳 定 性 会 变 差 ， 细 化 的 贝 氏体一 马 氏体 复 合 组 织 因其 本 身就 是 非平 衡 组 织 ， 一般 在焊 接 和 成 型 热 处 理 中会 导 致粗 化 ‘ 」， 因 此保 持其 稳 定性 尤 为 重 要 经 过 即 一 “ 曲 工 艺 生 产 的钢 板 组 织 中 高密 度 位错 会 受 到 原 奥 氏体 中析 出物 的钉 扎 作 用 ，，， 有 可 能使转变 组 织 具 有 良好 的热稳 定 性 本文 拟 对 此 展 开 实验 研 究 加热温度 ℃ 再结晶 ， 非结晶 ， 再加热温度 ℃ 水冷 豫、、、时间 曰异 ‘乞、 实验 材 料 和 过 程 实验 材 料 实验 材 料 是 由 真 空感 应 炉 冶炼 ， 钢 锭 加 热 到 ℃ 保温 后 采用 两 阶 段控轧 ， 如 图 所 示 即 工 艺采 取 ℃ 终 轧 后 弛 豫 后 ℃ 水 冷 ， 该样 品 为 为控 轧后 再 加 热 到 ℃ 保 温 后 再 水 冷 ， 该样 品 为 而 后 将 两 种 不 同工 艺 得 到 的钢 板 在 不 同温 度 下 回 火 实 验 材 料 的 化 学 成 分 质 量 分 数 为 ， 为 ， 为 ， 为 ， 为 ， 为 ， 为 ， ， 为 ， ， 为 ， 为 将 样 品 和 分 别 在 ， ， ， ， ， 保温 维 氏硬 度 测 量和 显微 组 织 及 复 型 观 察 热 处 理 后 的样 品 经 过 两 面 磨 制 抛 光 后 ， 在 收 稿 日期 刁 毛 武会 宾 男 ， 岁 ， 博 士 国家 ，’ ，， 项 目资助 课 题 和 · 资助项 目 一 图 和 工 艺 示 意 图 讯 碑 型 表 面 洛 氏 维 氏 硬 度 计 上 测 定 硬 度 ， 选 用 载荷 为 ， 扫 描 样 品是 经 电解 抛 光 后 ， 再 用 的无 水 乙 醇 硝 酸 溶 液侵蚀 制 备 在 金 相 磨 面 上 制 备 碳 膜 萃 取 复 型 ， 用 花住 电镜 观 察 实验 结 果 硬 度 实验 结 果 图 给 出 了经 过 和 两 种 工 艺 得 到 的 钢 板 在 回 火 过程 中 的硬 度 变 化 示 意 图 从 图 中可 以看 出 两种 工 艺得 到 的钢 板 在 随着 回火温 度 升 高过 程 中硬 度 变 化 均 可 以分 为 三 个 阶 段 ， 经 过 工 艺 得 到 的钢 板 在 和 ℃ 回火 可 以 视 为第 一 阶 段 ， 在 此 阶 段硬 度值 仅仅 下 降 了 经 和 ℃ 后 ， 钢 板 的硬 度 值 又 有所 回 升 ， 并 且 稍 稍 高 于 回火 前 的硬 度 ， 此 阶 段 可 以视 为第 二 个 阶 段 第 三 个 阶 段 又 是 硬 度 下 降 阶 段 ， 也 就 是 从 ℃ 以后 ， 钢 板 的硬 度 又 开 始 缓 慢 下 降 ， 到 ℃ 回火后 ， 硬度 值 比 回火 前 仅 仅 降低 了 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2003．05．035