·70. 工程科学学报，第40卷，第1期 三种实验钢在900℃淬火加650℃回火后的微 观形貌如图3(a)~(c)所示.由于实验钢中合金元 930℃1h 880-940℃1h 素较多，回火稳定性较好，微观组织都为回火马氏 体.从扫描电镜图像中可以明显观察到原奥氏体晶 空冷 水冷 界，原奥氏体晶粒中存在若干个板条束，同一板条束 650℃1h 内板条方向相对一致.可以看出原奥氏体晶粒尺寸 空冷 随钒含量增加明显降低，这与前文结果相对应.研 究表明通过细化原奥氏体晶粒，促使马氏体板条束 尺寸降低，进而同时提高钢的强韧性].从图中也 可以看出，随着原奥氏体晶粒的明显细化，马氏体板 时间h 条束尺寸也随之降低.1"钢在940℃淬回火后的微 图1实验钢的热处理工艺图 Fig.1 Schematic of the heat treatment processes 观形貌如图3(d)所示.与900℃淬回火态相比，实 验钢原奥氏体晶粒显著长大.随着淬火温度提高， 2试验结果与分析 品界迁移能提高，而析出相溶解或粗化，细化品粒能 力下降，故晶粒明显长大.随原奥氏体晶粒长大，1 2.1V含量对显微组织的影响 钢板条束尺寸同样增加 三种钢在900℃保温1h时的原奥氏体晶粒如 2.2V含量对析出相的影响 图2所示.可以看出，实验钢的原奥氏体晶粒尺寸 2.2.1热力学计算 随钒含量增加显著降低.对于钒质量分数为0.1% 通过Thermo-Calc软件对实验钢在400~1200℃ 的1钢，其平均晶粒尺寸最大，为23.7μm.当钒质 温度范围内的平衡相图进行了计算，如图4所示. 量分数增加到0.31%时，实验钢的晶粒尺寸明显减 对于1"钢，钢中析出相有MX、(Mo,V)C、M2C、 小，其平均品粒尺寸降到9.2m.当钒质量分数增 MaC6、M,C,、MnS等，其中MX为奥氏体中析出的 加到0.49%，晶品粒进一步细化，平均晶粒尺寸为5.2 V(C,N).(Mo,V)C及富Cr的碳化物，如MsC6和 μm.增加钒含量能显著提高对晶界的钉扎效果，细 M,C3,在两相区析出，起到析出强化的作用.M,C为 化原奥氏体晶粒 亚稳相，析出温度范围较小，Mns含量基本不变. (a) 50m 20 10 0 0.10.20.30.40.5 Y 504m V质量分数/% 图2实验钢在900℃保温1h时的原奥氏体品粒形貌.(a)1钢：(b)2钢：(c)3*钢：(d)平均品粒尺寸 Fig.2 Morphologies of prior austenite grains in the tested steels after being quenched at 900C for Ih:(a)steel 1;(b)steel 2;(c)steel 3; (d)average grain sizes工程科学学报,第 40 卷,第 1 期 图 1 实验钢的热处理工艺图 Fig. 1 Schematic of the heat treatment processes 2 试验结果与分析 2郾 1 V 含量对显微组织的影响 三种钢在 900 益保温 1 h 时的原奥氏体晶粒如 图 2 所示. 可以看出,实验钢的原奥氏体晶粒尺寸 随钒含量增加显著降低. 对于钒质量分数为 0郾 1% 的 1 #钢,其平均晶粒尺寸最大,为 23郾 7 滋m. 当钒质 量分数增加到 0郾 31% 时,实验钢的晶粒尺寸明显减 小,其平均晶粒尺寸降到 9郾 2 滋m. 当钒质量分数增 加到 0郾 49% ,晶粒进一步细化,平均晶粒尺寸为 5郾 2 图 2 实验钢在 900 益保温 1 h 时的原奥氏体晶粒形貌. (a)1 #钢;(b)2 #钢;(c)3 #钢;(d)平均晶粒尺寸 Fig. 2 Morphologies of prior austenite grains in the tested steels after being quenched at 900 益 for 1 h: (a) steel 1 # ; (b) steel 2 # ; (c) steel 3 # ; (d) average grain sizes 滋m. 增加钒含量能显著提高对晶界的钉扎效果,细 化原奥氏体晶粒. 三种实验钢在 900 益淬火加 650 益 回火后的微 观形貌如图 3(a) ~ (c)所示. 由于实验钢中合金元 素较多,回火稳定性较好,微观组织都为回火马氏 体. 从扫描电镜图像中可以明显观察到原奥氏体晶 界,原奥氏体晶粒中存在若干个板条束,同一板条束 内板条方向相对一致. 可以看出原奥氏体晶粒尺寸 随钒含量增加明显降低,这与前文结果相对应. 研 究表明通过细化原奥氏体晶粒,促使马氏体板条束 尺寸降低,进而同时提高钢的强韧性[17] . 从图中也 可以看出,随着原奥氏体晶粒的明显细化,马氏体板 条束尺寸也随之降低. 1 #钢在 940 益 淬回火后的微 观形貌如图 3(d)所示. 与 900 益 淬回火态相比,实 验钢原奥氏体晶粒显著长大. 随着淬火温度提高, 晶界迁移能提高,而析出相溶解或粗化,细化晶粒能 力下降,故晶粒明显长大. 随原奥氏体晶粒长大,1 # 钢板条束尺寸同样增加. 2郾 2 V 含量对析出相的影响 2郾 2郾 1 热力学计算 通过 Thermo鄄鄄Calc 软件对实验钢在 400 ~ 1200 益 温度范围内的平衡相图进行了计算,如图 4 所示. 对于 1 # 钢,钢 中 析 出 相 有 MX、 ( Mo,V) C、 M2 C、 M23C6 、M7C3 、MnS 等,其中 MX 为奥氏体中析出的 V(C,N). (Mo,V)C 及富 Cr 的碳化物,如 M23C6和 M7C3 ,在两相区析出,起到析出强化的作用. M2C 为 亚稳相,析出温度范围较小,MnS 含量基本不变. ·70·