·440 北京科技大学学报 第36卷 断裂；冷却速率升高至0.5~5℃·s1,冲击功在200 却速率为20℃·s1,冲击功大幅降低至60J左右. J以上的水平，冲击断口以韧窝为主，如图3(b)和 对比可以看出，冷却速率对HSLA100奥氏体转变产 图3(c)所示，断面纤维率为80%，为韧性断裂：冷 物韧性的影响更为显著 300- (a 。-H51.A80 320 -HSLA100 240 280 180 ·-HSLA80 HSLA100 240 120 200 160 0.1 1020 0.1 10 冷却速率/℃·) 冷却速率℃·。 图2不同冷却速率热模拟试样的力学性能.(a)硬度：(b)夏比冲击功 Fig.2 Hardness and toughness of specimens with different cooling rates:(a)hardness:(b)Charpy impact energy 20 um 204m 20μm 图3冲击试样断口扫描电镜照片.(a)HSLA80,1℃·s1:(b)HSLA100,0.5℃·s1:(c)HSLA100,5℃·s1 Fig.3 SEM fractographs of Charpy impact specimens:(a)HSLA80,ICs!;(b)HSLA100,0.5Cs1:(c)HSLA100.5C.s1 2.2时效硬化 3分析与讨论 HSLA80钢试样以0.5℃·s-1的冷却速率在600℃ 下进行回火处理.由图4可见，随回火时间延长，硬 3.1显微组织对奥氏体分解产物强韧性的影响 度先上升后下降.回火10min后其硬度达到最高 奥氏体在不同冷却速率下的连续冷却分解产物 值，之后硬度逐渐下降，回火1h后的硬度与回火处 性质和所占比例的差异会造成其强韧性存在差异. 理之前接近. 下面分析不同显微组织对强韧性变化规律的影响. 如图5(a)所示，HSLA80奥氏体以0.1℃·s-1 的冷速连续冷却后，组织为多边形铁素体，其晶粒尺 280 寸在20m以上，在铁素体晶界处存在尺寸较大的 M/A岛.由于多边形铁素体本身硬度很低，且其晶 三240 粒尺寸较大，大尺寸M/A岛对韧性造成明显损害， 所以在0.1℃·s1的冷速条件下，HSLA80奥氏体分 器200 解产物的强韧性匹配最差.当冷却速率提高至 0.5℃·s1,连续冷却转变组织为块状铁素体加上一 定量的沿铁素体晶界分布M/A岛（图5(b)).连续 160 10m 10 10 109 10 10 冷却过程中形成的块状铁素体形状与多边形铁素体 时效时间s 相似，但其尺寸明显更小，位错密度更高，所以块 图4HSLA80连续冷却试样回火后的硬度 状铁素体的硬度高于多边形铁素体，但其低温韧性 Fig.4 Age hardening of HSLA80 specimens by continuous cooling 同样处于低水平，因此在空冷条件下，HSLA80钢奥北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 断裂; 冷却速率升高至 0. 5 ～ 5 ℃·s － 1 ，冲击功在 200 J 以上的水平，冲击断口以韧窝为主，如图 3( b) 和 图 3( c) 所示，断面纤维率为 80% ，为韧性断裂; 冷 却速率为 20 ℃·s － 1 ，冲击功大幅降低至 60 J 左右． 对比可以看出，冷却速率对 HSLA100 奥氏体转变产 物韧性的影响更为显著． 图 2 不同冷却速率热模拟试样的力学性能 . ( a) 硬度; ( b) 夏比冲击功 Fig． 2 Hardness and toughness of specimens with different cooling rates: ( a) hardness; ( b) Charpy impact energy 图 3 冲击试样断口扫描电镜照片． ( a) HSLA80，1 ℃·s － 1 ; ( b) HSLA100，0. 5 ℃·s － 1 ; ( c) HSLA100，5 ℃·s － 1 Fig． 3 SEM fractographs of Charpy impact specimens: ( a) HSLA80，1 ℃·s － 1 ; ( b) HSLA100，0. 5 ℃·s － 1 ; ( c) HSLA100，5 ℃·s － 1 2. 2 时效硬化 HSLA80 钢试样以0. 5 ℃·s －1 的冷却速率在 600 ℃ 下进行回火处理． 由图 4 可见，随回火时间延长，硬 度先上升后下降． 回火 10 min 后其硬度达到最高 值，之后硬度逐渐下降，回火 1 h 后的硬度与回火处 理之前接近． 图 4 HSLA80 连续冷却试样回火后的硬度 Fig． 4 Age hardening of HSLA80 specimens by continuous cooling 3 分析与讨论 3. 1 显微组织对奥氏体分解产物强韧性的影响 奥氏体在不同冷却速率下的连续冷却分解产物 性质和所占比例的差异会造成其强韧性存在差异． 下面分析不同显微组织对强韧性变化规律的影响． 如图 5( a) 所示，HSLA80 奥氏体以 0. 1 ℃·s － 1 的冷速连续冷却后，组织为多边形铁素体，其晶粒尺 寸在 20 μm 以上，在铁素体晶界处存在尺寸较大的 M/A 岛． 由于多边形铁素体本身硬度很低，且其晶 粒尺寸较大，大尺寸 M/A 岛对韧性造成明显损害， 所以在 0. 1 ℃·s － 1 的冷速条件下，HSLA80 奥氏体分 解产物的强韧性匹配最差． 当冷却速率提高至 0. 5 ℃·s － 1 ，连续冷却转变组织为块状铁素体加上一 定量的沿铁素体晶界分布 M/A 岛( 图 5( b) ) ． 连续 冷却过程中形成的块状铁素体形状与多边形铁素体 相似，但其尺寸明显更小，位错密度更高［14］，所以块 状铁素体的硬度高于多边形铁素体，但其低温韧性 同样处于低水平，因此在空冷条件下，HSLA80 钢奥 ·440·