第12期 肖金福等：铌对中碳SM系弹簧钢珠光体相变行为的影响 1567 射电镜照片见图51试验钢在冷却速率为1℃。s11℃·s'时，片层间距约为135m四当冷却速率为 时，片层间距约为155四当冷却速率为2℃·s1 2℃。s'时，片层间距约为98m添加微量铌，能显 时，片层间距约为120四2试验钢在冷却速率为 著细化珠光体片层间距. 1 um I um 1 gm 0.5m 图5试验钢不同冷却速率时珠光体片层形貌.（两1F1℃·：(b)1:2℃·：(92#1℃·s1(山2：2℃s1 Fig5 Micostucures of pearlite na in the investi讴aed stees atdifferent cooling rate5(a)1节1℃.-4(b)1片2℃，女4(92#1℃ ·s:(d山2#2℃. 如上所述，1试验钢中添加微量铌在共析分解 弯曲，渗碳体片开始断开.这是因为渗碳体片的形 时，作为强碳化物形成元素的铌，与碳有很强的亲和 状取决于界面能2-.铌会置换渗碳体中部分铁 力，阻碍碳原子的扩散，使得共析碳化物的形成变得 而形成合金渗碳体，使渗碳体的点阵常数发生一定 困难，推迟了珠光体的相变，降低了珠光体的相变温 的变化。与铁素体的错配度增加，改变了铁素体和渗 度，提高了相变的过冷度.过冷度是决定珠光体片 碳体之间的界面能，使之变得不规则. 层间距的最主要因素，片层间距大小与过冷度成反 中碳弹簧钢以珠光体组织为主，珠光体中渗碳 比，过冷度增加，珠光体片层间距变细.因此，铌的 体片的状态对塑性会产生影响.当珠光体片层间距 添加会细化珠光体的片层间距. 小时，渗碳体片很薄，在外力作用下，比较容易滑移 另外，过冷奥氏体中的“贫碳区”和“富碳区”是 变形，也容易弯曲.同时，渗碳体片薄时，对铁素体 珠光体共析分解的一个必要条件，奥氏体在一定过 的割裂作用较小，基体的塑性变形能力增强，珠光体 冷度下，在贫碳区形成铁素体片，在富碳区形成渗碳 片层间距的减小，特别是渗碳体片的细化，有利于钢 体片，构建成珠光体片川.过冷奥氏体中的“贫碳 材韧塑性的提高. 区”和“富碳区”变窄，导致铁素体和渗碳体片变薄， 2.4铌析出物分析 从而也细化了珠光体片层间距 图6为冷却速率为2℃。s时铌的碳化物析出 从珠光体形貌上看，1试验钢中的铁素体片与 情况.经标定衍射谱计算，和分别对应面间 渗碳体片界面光滑、平直，而2试验钢中的渗碳体 距4=0.153md=0.219m和g=0.267四对 片形状不规则，铁素体片与渗碳体片的界面出现了 照PDF卡片，王/F=1.431中=90，确定析出物 (a (b) (c) 22 0.2m 0.24m 图62试验钢连续冷却过程中碳化铌TM照片.（两暗场：(b明场：（衔射花样 Fig 6 TEM mages of NbC n2 expermental steel in the contnuous coo ling process a daik fiel mage (b)brght fieH mage c)diffraction Pattems第 12期 肖金福等:铌对中碳 Si--Mn系弹簧钢珠光体相变行为的影响 射电镜照片见图 5.1 #试验钢在冷却速率为 1℃·s -1 时 ,片层间距约为 155 nm;当冷却速率为 2 ℃·s -1 时 ,片层间距约为 120 nm.2 #试验钢在冷却速率为 1 ℃·s -1时,片层间距约为 135 nm;当冷却速率为 2 ℃·s -1时,片层间距约为 98 nm.添加微量铌 ,能显 著细化珠光体片层间距 . 图 5 试验钢不同冷却速率时珠光体片层形貌.(a)1 #, 1℃·s-1 ;(b)1 #, 2℃·s-1 ;(c)2 #, 1℃·s-1;(d)2 #, 2℃·s-1 Fig.5 Microstructuresofpearlitelaminateintheinvestigatedsteelsatdifferentcoolingrates:(a)1#, 1℃·s-1;(b)1 #, 2℃·s-1;(c)2 #, 1℃ ·s-1 ;(d)2 #, 2℃·s-1 如上所述, 1 #试验钢中添加微量铌, 在共析分解 时 ,作为强碳化物形成元素的铌 ,与碳有很强的亲和 力 ,阻碍碳原子的扩散 ,使得共析碳化物的形成变得 困难, 推迟了珠光体的相变 ,降低了珠光体的相变温 度 ,提高了相变的过冷度.过冷度是决定珠光体片 层间距的最主要因素, 片层间距大小与过冷度成反 比 ,过冷度增加, 珠光体片层间距变细.因此 , 铌的 添加会细化珠光体的片层间距 . 另外,过冷奥氏体中的 “贫碳区”和 “富碳区 ”是 珠光体共析分解的一个必要条件, 奥氏体在一定过 冷度下 ,在贫碳区形成铁素体片 ,在富碳区形成渗碳 体片, 构建成珠光体片 [ 11] .过冷奥氏体中的 “贫碳 区 ”和“富碳区”变窄, 导致铁素体和渗碳体片变薄 , 从而也细化了珠光体片层间距 . 图 6 2 #试验钢连续冷却过程中碳化铌 TEM照片.(a)暗场;(b)明场;(c)衍射花样 Fig.6 TEMimagesofNbCin2 #experimentalsteelinthecontinuouscoolingprocess:(a)dark-fieldimage;(b)brightfieldimage;(c)diffraction patterns 从珠光体形貌上看, 1 #试验钢中的铁素体片与 渗碳体片界面光滑、平直, 而 2 #试验钢中的渗碳体 片形状不规则,铁素体片与渗碳体片的界面出现了 弯曲 ,渗碳体片开始断开 .这是因为渗碳体片的形 状取决于界面能 [ 12--13] .铌会置换渗碳体中部分铁 而形成合金渗碳体 ,使渗碳体的点阵常数发生一定 的变化,与铁素体的错配度增加, 改变了铁素体和渗 碳体之间的界面能 ,使之变得不规则. 中碳弹簧钢以珠光体组织为主, 珠光体中渗碳 体片的状态对塑性会产生影响.当珠光体片层间距 小时 ,渗碳体片很薄, 在外力作用下 , 比较容易滑移 变形 , 也容易弯曲.同时, 渗碳体片薄时 ,对铁素体 的割裂作用较小,基体的塑性变形能力增强 ,珠光体 片层间距的减小,特别是渗碳体片的细化,有利于钢 材韧塑性的提高. 2.4 铌析出物分析 图 6为冷却速率为 2 ℃·s -1时铌的碳化物析出 情况 .经标定衍射谱计算 , r1 、r2 和 r3分别对应面间 距 d1 =0.153 nm、d2 =0.219 nm和 d3 =0.267 nm, 对 照 PDF卡片 , r2 /r1 =1.431, =90°, 确定析出物 · 1567·