D0I:10.13374/j.issn1001053x.2000.04.049 第22卷第4期 北京科技大学学报 Vol.22 No,4 2000年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2000 含磷高强F钢中FeTiP相的脱溶及硬化现象 熊道礼毛卫民 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要分析含磷高强F钢中FeTP相的脱溶行为及对硬度的影响，发现含磷F钢的时效硬 化现象.实验表明，550℃时效时硬化效果比较明显.电镜和能谱分析表明大量细小的FeTiP相 脱溶是产生硬化现象的重要原因，750℃时效时，FeTiP相中Fe:Ti:P(原子比)并不严格地符合 1:1:1的比例，且在晶界及晶内均有析出.在超低碳高纯净微合金钢中，如FTP相等非碳氨 化合物导致的硬化现象值得引起重视. 关键词沉淀硬化：时效：FeTiP相：IF钢 分类号TG142 目前，固溶强化型F钢是国内外开发高强 1 实验材料与方法 F钢主要方向之一.不同强度级别的固溶高强 正钢强化元素的添加量如表1四.可以看出，随 在宝钢50kg真空感应炉上怡炼含高P和 着F钢强度的提高，P、M血和Si在钢中的添加 高Ti的F钢，其成分如表2所示.在1250℃开 量越来越高.多种强化元素的加入使得第二相 锻成长宽厚为180mm×98mm×28mm的钢坯，. 粒子析出种类增多，第二相析出行为更为复杂， 空冷后的钢坯裁为10mm×10mm×10mm小钢 因而对高强F钢的性能影响也变得越来越来 样经850℃×120min的固溶处理后，在750,650 复杂.早先的研究表明，含磷F钢在700- 和550℃分别进行10,10,10,103,10,1025 800℃长时间保温会导致FeTiP相的析出，并极 102,105,10s时效处理，测量各试样HRB硬度 大地恶化了材料的成形性.近几年来，有关含P 值，并观察金相组织.在透射电镜下对750和 高强F钢中FeTP相析出行为及其对性能的影 650℃的过时效及550℃的时效峰的萃取复型样 响有过报道，普遍认为固溶强化元素P以化 进行了观察和能谱分析. 合态析出后，失去了固溶强化作用使得F钢的 表2实验用的含磷高强F钢成分（质量分数） 屈服强度和抗拉强度下降，阻碍再结晶，不利于 Table 2 Composition of P-added IF steel used in experi- 获得高F值.尽管如此，但有关FeTP相析出行 ment ÷ 为及其对性能影响的研究还不是很全面和清 Si Mn P 楚，尚有待于进一步的探索.本文在对磷、钛含 0.0024 0.025 0.11 0.061 0.0069 量比较高的复合添加铌的F钢进行第二相脱 Al Ti Nb N 溶规律的研究. 0.0256 0.083 0.016 0.0034 表1不同强度级别高强F钢固溶强化元素添加量川 (质量分数) 2实验结果 Table 1 Addition amount of solution elements in different 在750,650和550℃温度下的时效曲线如图 strenght grade IF steel % 1.从时效曲线来看可以得到如下规律： 级别。 Mn P Si (1)在750℃时，时效峰出现较快，在保温时 340 MPa <0.20 -0.04 <0.10 间为10s时出现了过时效；(2)在650℃时，时效 390 MPa 0.20-0.40 0.08 <0.10 峰出现的越来越迟，时效效果更明显，保温时间 440 MPa 0.60-0.80 0.08 <0.50 490 MPa 在10510s内时效曲线趋于平滑，HRB基本为 -1.20 0.08 -0.70 一衡定值.10s后才出现过时效；(3)在550℃时 1999-01-11收稿熊道礼男，31岁，博士生 *国家“九五”重点攻关项目No.95-527-01-01-05) 效时，保温时间在1035s后它的硬化效果很明显，第 卷 第 期 州洲 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 饱 含磷高强 钢 中 相 的脱溶及硬化现象 熊道礼 毛卫 民 北京科技大学材料科学与工程学院 ， 北京 摘 要 分析含磷 高强 钢 中 相 的脱 溶行 为及 对 硬 度 的影 响 ， 发现含磷 钢 的时效硬 化现象 实验 表 明 ， ℃ 时效时硬化 效果 比较 明显 电镜和 能谱分析表 明大量细 小 的 相 脱溶 是产 生 硬 化现 象 的重 要 原 因 ℃ 时效时 ， 相 中 二 原 子 比 并不严格地符合 的 比例 ， 且 在 晶界及 晶 内均有析 出 在超低碳 高纯净微合金钢 中 ， 如 护 相 等 非碳氮 化合物 导致 的硬化现象值 得 引起 重视 关键 词 沉淀 硬化 时效 相 钢 分 类号 目前 ， 固溶 强 化 型 钢 是 国 内外 开 发 高强 钢 主 要 方 向之 一 不 同强 度级 别 的 固溶 高强 钢 强 化元 素 的添 加 量 如表 『 可 以看 出 ， 随 着 正 钢 强 度 的提 高 ， 、 和 在 钢 中的添加 量 越来越 高 多种强 化 元素 的加 入使 得 第 二 相 粒 子 析 出种类增 多 ， 第 二 相 析 出行 为更 为复杂 ， 因而对 高强 钢 的性 能影 响 也 变 得越 来越来 复杂 早 先 的研 究表 明 ‘ 司 ， 含 磷 钢 在 一 ℃ 长 时 间保温会 导 致 相 的析 出 ， 并极 大 地恶 化 了材 料 的成 形 性 近 几 年来 ， 有 关含 高强 正 钢 中 相 析 出行 为及 其 对性 能 的影 响 有过 报 道 〔 月 ， 普遍 认 为 固溶 强 化 元 素 以化 合 态析 出后 ， 失去 了 固溶强 化作用 使得 钢 的 屈 服 强度和 抗拉 强 度下 降 ， 阻碍 再 结 晶 ， 不 利于 获 得 高 矛值 尽管 如 此 ， 但 有 关 沪 相 析 出行 为及 其 对 性 能 影 响 的研 究还 不 是 很 全 面 和 清 楚 ， 尚有待于 进 一 步 的探 索 本 文 在 对 磷 、 钦含 量 比较高 的复合 添加妮 的 钢 进 行 第 二 相 脱 溶 规律 的研 究 表 不同强度级别高强 钢 固溶强化元素添加量 质量分数 灯 口 月 比 ， 沈 级别 八丹 刁 一 一 一 收稿 熊道 礼 男 ， 岁 ， 博 士 生 国家 “ 九 五 ” 重 点攻关 项 目困 。 一 一 · · 实验材料与方法 在 宝 钢 吨 真 空 感应 炉 上 冶 炼含 高 和 高 的 钢 ， 其成分如表 所示 在 ℃ 开 锻成 长 宽厚 为 的钢 坯 ， 空 冷 后 的钢 坯 裁 为 们以 们。 小钢 样经 的 固溶 处 理 后 ， 在 ， 和 分 别 进 行 ， ， ， ， ， ，， ， ， ， ， ， ’ ， ， 时效处 理 测 量 各试样 硬度 值 ， 并观 察金相 组 织 在透 射 电镜 下 对 和 ℃ 的过 时效及 ℃ 的时效 峰的萃取 复型样 进行 了观 察和 能谱 分 析 表 实验用的含磷高强 钢成分 质且分数 一 肛 实验结果 在 和 ℃ 温度 下 的 时 效 曲线 如 图 从 时效 曲线来看可 以得到 如下 规律 在 ℃ 时 ， 时效峰 出现较快 ， 在 保温 时 间为 守 时 出现 了过 时效 在 ℃ 时 ， 时效 峰出现 的越来越迟 ， 时效效果更 明显 ， 保温 时间 在 护 一 少 ， 内时效曲线趋于 平 滑 ， 基本 为 一 衡 定值 ， 后 才 出现过 时 效 在 ℃ 时 效 时 ， 保温 时间在 少 ， 后 它 的硬化效果很 明显 ， 刁 ‘ 刁 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2000．04．049