D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2004.03.009 第26卷第3期 北京科技大学学报 VoL.26 No.3 2004年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jan.2004 弛豫一析出一控制相变技术中 冷却速度对组织的影响 胡良均 尚成嘉王学敏赵运堂 贺信莱 北京科技大学材料科学与工程学院材料物理与化学系，北京100083 摘要利用热模拟实验，对在非再结晶温度变形后弛豫一段时间，再以不同冷速冷却的低 碳贝氏体钢的相变组织进行了研究，并与同等条件不弛豫的试样组织进行了对比.给出了弛 豫和冷速对中温转变组织类型及组织细化程度的影响，实验结果表明，弛豫及冷却速度对变 形奥氏体的相变组织是有影响的.低冷速下主要得到边界及取向不清晰的粒状贝氏体，这时 弛豫时间对细化程度影响不明显，在10℃s以上冷速下得到的是以板条贝氏体为主的组织， 与未弛豫试样比较，其组织更细，板条形状更清晰，驰豫试样组织中残余奥氏体或MWA岛的 形状更细长，驰豫有利于在同等冷却条件下得到板条组织，并且在高冷速下，弛豫试样中MWA 量较未弛豫试样中的要少， 关键词冷却速度；组织细化；RP℃技术；低碳贝氏体钢 分类号TG142.1 冷却速度对低碳贝氏体钢的相变组织类型 由于在弛豫过程中变形组织得到回复，形变位错 有重要影响列，同成分低碳贝氏体钢在不同冷速 发生多边形化，同时微合金元素在应变诱导下析 下会得到准多边形铁素体、针状铁素体、粒状贝 出，该过程必然同时对相变过程后组织的类型产 氏体及板条状贝氏体等不同类型组织.低碳贝氏 生影响.本文将在已有细化现象的研究基础上利 体钢在非再结晶温度区的变形量对相变组织也 用热模拟实验研究变形奥氏体在弛豫与不弛豫 有影响，非再结晶温区变形能提高低碳贝氏体 两种工艺条件下以不同冷速冷却后的组织特征 钢中温相变组织的相变温度：变形带能起到分割 及类型，进一步了解弛豫对细化的作用机理. 奥氏体晶粒促进形成晶内铁素体的形成；变形 后，在较低速度冷却时由于相变点升高，低碳贝 1实验过程 氏体钢组织中的MWA较稀疏且粗大，成块状或板 实验钢在50kg真空电炉冶炼，真空下铸钢 状，只有当冷速达到较大时，组织才是较细的板 锭并快冷，钢锭加热至1200℃热锻成中15mm钢 条贝氏体；另外，变形量增加，在高冷速下的WA 棒.试验钢成分（质量分数，%）为0.045C,1.6Mn, 组织元含量会相对下降等等， 0.047Nb,0.25Mo及B等.从钢棒上取样，加工成 新发展的弛豫一析出一控制相变技术 Φ8mm×12mm圆柱，圆柱试样两端磨平，在 (RRC),利用非再结晶变形后高密度的变形位错 Gleeble 1500热模拟机上进行热模拟实验.实验工 回复、多边形化及伴随的应变诱导微合金元素析 艺如图1所示，试样经1200℃固溶200s,然后以 出过程，形成稳定的位错胞状结构（类似亚晶）， 1℃s降温到850℃变形30%（对于该成分微合金 达到促进晶内针状铁素体形核，限制中温相变产 钢850℃在非再结晶温度区).变形后在850℃分 物成长的目的6，”.已有研究表明，当试样在非再 别实施驰豫（等温）0s或200s工艺， 结晶温度区变形后，弛豫（等温）一段时间后再直 再以1,5,10,30℃s等不同冷却速度冷却到 接水淬，板条贝氏体束的尺寸能明显得到细化. 300℃以下.将完成实验后的试样从中间切开，制 收稿日期20030707胡良均男，28岁，硕士研究生 成金相样用于光学显微镜及扫描电镜观察.热模 *国家重大基础研究“973”项目(No.19980601507)及因家高技 拟试样中原始奥氏体晶粒尺寸约为80m左右. 术研究发展“863”计划No.2003AA331020)第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 如 弛豫一析 出一控制相 变技术 中 冷却速度对组织的影响 胡 良均 尚成 嘉 王 学敏 赵运 堂 贺信 莱 北 京科技大 学材料科学 与工 程学 院材料物 理 与化 学系 ， 北 京 摘 要 利用 热模拟 实验 ， 对 在 非再 结 晶温度 变 形 后 弛 豫一 段 时 间 ， 再 以不 同冷速冷却 的低 碳 贝 氏体钢 的 相 变组 织进行 了研 究 ， 并 与 同 等 条件 不 弛 豫 的试样 组 织进行 了对 比 给 出 了弛 豫和 冷速对 中温 转变 组 织类 型及 组 织细 化程度 的影 响 实验 结果表 明 ， 弛 豫及 冷 却速度对 变 形 奥 氏体 的相 变组 织 是有 影 响 的 低冷速 下 主 要 得 到边 界及 取 向不清晰 的粒状 贝 氏体 ， 这 时 弛 豫时 间对细 化程 度影 响不 明显 ， 在 ℃ 以上 冷速 下 得 到 的是 以板条 贝 氏体 为主 的组 织 ， 与未 弛豫试 样 比较 ， 其组 织更细 ， 板条形 状 更 清晰 ， 弛 豫试样组 织 中残余 奥 氏体 或 灯 岛的 形状 更细 长 ， 弛豫有利 于在 同等冷却 条件下得到板条组 织 ， 并且 在高冷速下 ， 弛豫试样 中入分 量 较 未弛豫 试样 中的要 少 关 键词 冷 却 速度 组 织 细 化 技术 低碳 贝 氏 体钢 分 类号 冷 却 速 度 对 低 碳 贝 氏体 钢 的相 变 组 织 类 型 有 重 要 影 响「‘ ， ” ， 同成 分低 碳 贝 氏体钢 在 不 同冷速 下 会得 到准 多边 形 铁 素 体 、 针 状铁 素 体 、 粒 状 贝 氏体及 板条状 贝 氏体等不 同类 型组 织 低 碳 贝 氏 体钢 在 非 再 结 晶温 度 区 的变形 量 对 相 变 组 织 也 有 影 响‘ 一 ，， 非再 结 晶温 区变形 能提 高低碳 贝 氏体 钢 中温 相变组 织 的相 变温 度 变形 带 能起 到分 割 奥 氏体 晶粒 促 进 形 成 晶 内铁 素 体 的形 成 变 形 后 ， 在 较低 速 度 冷 却 时 由于 相 变 点升 高 ， 低 碳 贝 氏体钢 组 织 中 的 较稀 疏且 粗 大 ， 成 块状 或 板 状 ， 只 有 当冷速 达 到较 大 时 ， 组 织 才 是 较 细 的板 条 贝 氏体 另外 ， 变形 量 增 加 ， 在高冷速 下 的 组 织元 含量 会 相 对 下 降等 等 新 发 展 的 弛 豫 一 析 出 一 控 制 相 变 技 术 ， 利用 非 再 结 晶变 形 后 高 密度 的变 形 位 错 回复 、 多边 形化 及 伴 随 的应 变诱 导微合 金 元 素析 出过 程 ， 形成 稳 定 的位错 胞 状 结构 类 似 亚 晶 ， 达 到促进 晶 内针 状 铁 素体形 核 ， 限制 中温 相变产 物成 长 的 目的 『， 已有研 究表 明 『， 当试 样 在 非再 结 晶温度 区变 形后 ， 弛豫 等温 一 段 时间后 再直 接 水 淬 ， 板 条 贝 氏体束 的尺 寸 能 明显 得 到 细 化 收稿 日期 加 刁 一 胡 良均 男 ， 岁 ， 硕 士 研 究生 国家重大基础 研究 “ ” 项 目 及 国家高技 术研 究发展 “ ” 计 划 由于在 弛豫过程 中变形 组 织 得 到 回复 ， 形变位 错 发 生 多边 形 化 ， 同时微合 金元 素在应 变诱 导下 析 出 ， 该 过程 必 然 同时对 相变过程 后 组织 的类 型产 生影 响 本 文将在 已 有细 化现 象 的研 究基础 上利 用 热 模拟 实验 研 究变 形 奥 氏体 在 弛 豫 与 不 弛 豫 两 种 工 艺 条件 下 以不 同冷 速 冷 却 后 的组 织特 征 及 类 型 ， 进 一 步 了解 弛 豫 对 细 化 的作 用 机理 实验 过 程 实验 钢 在 真 空 电炉 冶 炼 ， 真 空 下铸钢 锭 并快 冷 ， 钢 锭 加 热 至 ℃ 热 锻 成 中巧 钢 棒 试验钢 成 分 质 量 分 数 ， 为 ， ， 确 ， 及 等 从 钢 棒 上 取 样 ， 加 工 成 中 “ 圆 柱 ， 圆 柱 试 样 两 端 磨 平 ， 在 热 模拟机 上 进 行 热模拟 实验 实验 工 艺 如 图 所 示 ， 试 样经 ℃ 固溶 ， 然 后 以 ℃ 降温 到 ℃ 变 形 对 于 该 成 分 微 合 金 钢 ℃ 在 非 再 结 晶温 度 区 变 形 后 在 ℃ 分 别 实施 弛 豫 等温 或 工 艺 ， 再 以 ， ， ， ℃ 等 不 同冷 却速度冷 却 到 ℃ 以下 将完成 实验 后 的试样 从 中间切 开 ， 制 成金 相 样用 于光 学显 微镜及 扫描 电镜观 察 热模 拟 试 样 中原始 奥 氏体 晶粒 尺 寸约 为 林 左 右 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2004．03．009