第11期 霍向东等：卷取温度对Ti微合金化高强钢力学性能的影响机理 ·1475· 且卷取温度降低后，晶粒内部有更多的位错出现. 的带钢中这类析出物很少，如图5所示.这说明卷 2.3钢中析出物 取温度降低后，碳原子不再以纳米碳化物的形式存 此前的工作表明，Ti微合金化高强钢中存在大 在.在图2和图3中，579℃卷取的带钢中存在许 量纳米尺寸的TC析出物6-可，可以起到明显的沉 多微米尺寸的粒子，在图6中可以清晰看到这类析 淀强化作用.在625℃卷取的热轧带钢的铁素体基 出物的形貌，能谱分析表明除了Fe峰外还有较高 体中分布着大量纳米尺寸的析出物，而579℃卷取 的C峰. (b) 100nm 100nm 图5不同卷取温度带钢中纳米析出物的形貌和分布.(a)625℃；(b)579℃ Fig.5 Morphology and distribution of nanoparticles in experimental steel coiled at different temperatures:(a)625 C;(b)579 C 示为 [Tilric=[Tiltotal -(3.42[N]TiN+3[S]Tics+[Ti). 式中，[T1表示固溶在钢中Ti的质量分数，这是 影响钢中“有效T”的关键因素. TC在奥氏体中的固溶度积公式阁： 1g{%T[%C},=2.75-7000 . (1) 根据高强钢的化学成分可知连轧前TC不具备析 出的热力学条件.TC的析出可能会发生在如下阶 0.5μm 段：连轧或相变前的奥氏体中；Y→α相变的相界 面上相间析出：过饱和的铁素体中弥散析出.从图 图6在579℃卷取的带钢中微米尺寸的析出物 7中析出物的尺寸判断，在热连轧过程中发生了形 Fig.6 Microparticles in experimental steel coiled at 579 C 变诱导析出.由于奥氏体中形成的析出物在Y→α 相变后失去与铁素体的共格关系，只有在相变过程 3分析和讨论 中或相变后形成的析出物才具有沉淀强化效果回， 3.1TiC的析出机制 并且析出物尺寸较大、数量较少，沉淀强化效果可 元素T的性质活泼，在钢中能形成多种化合 以忽略. 物，根据化学自由能不同，钛的化合物在钢中析出 各学者对纳米尺寸碳化物的相间析出或弥散析 顺序依次为T2O3→TiN→Ti4C2S2一TiC.钢液中 出存在不同意见【0-1山.日本学者对Ti微合金化 形成的Ti2O3尺寸较大，基本被分离到渣中：采用 高强钢的研究认为，大量析出物是在卷取阶段的 洁净钢生产的高强钢中硫含量很低，Ti4C2S2含量 Y→α相变过程中相间析出形成的四；台湾大学 有限，作用可被忽略：TN的析出温度较高，在均 杨哲人课题组对等温相变过程中纳米TMoC的相 热之前和均热过程中已基本析出.由于TiC能够起 间析出进行了研究，发现等温温度影响着纳米碳化 到沉淀强化作用，TC中的“有效T”含量可以表 物的析出行为，较高温度发生相间析出，较低温度第 11 期 霍向东等：卷取温度对 Ti 微合金化高强钢力学性能的影响机理 1475 ·· 且卷取温度降低后，晶粒内部有更多的位错出现. 2.3 钢中析出物 此前的工作表明，Ti 微合金化高强钢中存在大 量纳米尺寸的 TiC 析出物 [6−7]，可以起到明显的沉 淀强化作用. 在 625 ℃卷取的热轧带钢的铁素体基 体中分布着大量纳米尺寸的析出物，而 579 ℃卷取 的带钢中这类析出物很少，如图 5 所示. 这说明卷 取温度降低后，碳原子不再以纳米碳化物的形式存 在. 在图 2 和图 3 中，579 ℃卷取的带钢中存在许 多微米尺寸的粒子，在图 6 中可以清晰看到这类析 出物的形貌，能谱分析表明除了 Fe 峰外还有较高 的 C 峰. 图 5 不同卷取温度带钢中纳米析出物的形貌和分布. (a) 625 ℃; (b) 579 ℃ Fig.5 Morphology and distribution of nanoparticles in experimental steel coiled at different temperatures: (a) 625 ℃; (b) 579 ℃ 图 6 在 579 ℃卷取的带钢中微米尺寸的析出物 Fig.6 Microparticles in experimental steel coiled at 579 ℃ 3 分析和讨论 3.1 TiC 的析出机制 元素 Ti 的性质活泼，在钢中能形成多种化合 物，根据化学自由能不同，钛的化合物在钢中析出 顺序依次为 Ti2O3 →TiN→Ti4C2S2 →TiC. 钢液中 形成的 Ti2O3 尺寸较大，基本被分离到渣中；采用 洁净钢生产的高强钢中硫含量很低，Ti4C2S2 含量 有限，作用可被忽略；TiN 的析出温度较高，在均 热之前和均热过程中已基本析出. 由于 TiC 能够起 到沉淀强化作用，TiC 中的 “有效 Ti” 含量可以表 示为 [Ti]TiC = [Ti]total − ¡ 3.42[N]TiN+3[S]Ti4C2S2 +[Ti]sol¢ . 式中，[Ti]sol 表示固溶在钢中 Ti 的质量分数，这是 影响钢中 “有效 Ti” 的关键因素. TiC 在奥氏体中的固溶度积公式 [8]： lg {[%Ti][%C]}γ = 2.75 − 7000 T . (1) 根据高强钢的化学成分可知连轧前 TiC 不具备析 出的热力学条件. TiC 的析出可能会发生在如下阶 段：连轧或相变前的奥氏体中；γ → α 相变的相界 面上相间析出；过饱和的铁素体中弥散析出. 从图 7 中析出物的尺寸判断，在热连轧过程中发生了形 变诱导析出. 由于奥氏体中形成的析出物在 γ → α 相变后失去与铁素体的共格关系，只有在相变过程 中或相变后形成的析出物才具有沉淀强化效果 [9]， 并且析出物尺寸较大、数量较少，沉淀强化效果可 以忽略. 各学者对纳米尺寸碳化物的相间析出或弥散析 出存在不同意见 [10−11] . 日本学者对 Ti 微合金化 高强钢的研究认为，大量析出物是在卷取阶段的 γ → α 相变过程中相间析出形成的 [1]；台湾大学 杨哲人课题组对等温相变过程中纳米 TiMoC 的相 间析出进行了研究，发现等温温度影响着纳米碳化 物的析出行为，较高温度发生相间析出，较低温度