·688· 工程科学学报，第38卷，第5期 更多合金元素含量的扩展图.向更高合金元素含量拓 的不同上.Ms转变线离中锰中铝成分区域较远，而 展的相图可以看出，中锰中铝含量条件下，奥氏体的稳 Mes转变线分割了绘制的类Schaeffler相图，马氏体的 定性较低，使得高温条件下的奥氏体在一般冷却条件 种类与对应成分所计算的Ms和Mεs温度的具体数值 下冷却至室温时几乎全部转变为马氏体，随着钢中锰 有关.Dai等认为：当T≥T时，y主要向a马氏 含量的增加，高温奥氏体的稳定性有上升趋势，即室温 体转变：当T≥T4时，y主要向ε马氏体转变：当 马氏体转变线向左下移动.可以认为在中锰中铝含量 Te≈Tu时，y主要向a和e马氏体转变：当T(T)< 下相种类中几乎没有或只有少量奥氏体，而这类合金 4K时，认为马氏体不易形成 钢的奥氏体转变相种类的差别主要体现在马氏体种类 奥氏体 2.0r 奥氏体+铁素体 (a) 2Mn M- 0.40 -.(bj 2n、 1.8 0.35 1.6 5Mn M- 0.30 1.4 ce 1.2 奥氏体+马氏体 8Mn Ms 0.25 学铁体 1.0 奥氏体+铁素体+氏体 0.20 s0.8 的 0.15 塔0.6 氏体 0.10 0.4 3 50% 氏 2Mn Mge 0.2 0.05 100 sHe 0 的四 铁索体 0 4 68101214 161820 3 A-xMn质量分数% A-xMn质量分数/% 图9考虑Ms和Mesf的I200℃Fe-Mn-A-C类自绘Schaeff1er相图.(a)拓展图：(b)原始图 Fig.9 Schaeffler phase diagrams of Fe-Mn-Al-C alloys with caleulated Ms and Mss:(a)expansile;(b)original 例和类Schaeffler相图，读取数据结果如表1所示. 4讨论 表1中可以看出，实际相比例测试结果与类 对比几种中锰中铝含量热轧和热锻钢的实测相比 Schaeff组er相图能够基本吻合，说明基于Thermo-一Calc 表1几种中锰中铝Fe-Mn一Al-C钢相比例 Table 1 Measured phase ratio of Fe-Mn-Al-C steels with medium manganese and aluminum contents 碳质量 铝质量 锰质量 热轧或热 实测铁素体相 Schaeffler相图铁素 冷却方式 分数/% 分数/% 分数/% 锻温度/℃ 体积分数/% 体相体积分数/% 0.05 3.0 5.0 1200 空冷 41.23 45~55 0.10 3.0 5.0 1200 空冷 23.86 15~25 0.15 3.0 5.0 1200 空冷 11.10 5~15 0.20 3.0 5.0 1200 空冷 ✉0 0 0.30 3.0 5.0 1200 空冷 0 0 0.05 3.0 5.0 1100 空冷 47.63 45~55 0.20 4.0 5.0 1100 空冷 32.56 20~30 热力学计算软件和TC℉E7数据库而绘制的中等锰铝 显不同.从对应成分的Ms和Mεs温度的计算结果来 含量的Fe-Mn-Al-C合金系钢类Schaeffler图具有较 看，Ms温度范围大部分在500~600K左右，Mεs温度 好的准确性.钢中奥氏体在空冷条件下获得的马氏体 范围在350~500K左右，两者差距相对不大，虽然马 转变也得到证实，如图10所示，在这一系列中锰中铝 氏体的形貌有所不同，但是大部分应以α马氏体为 钢中，奥氏体相几乎全部转变为马氏体，随着钢中合金 主.实际马氏体的形成和转变还与保温温度、固溶和 元素的变化，马氏体的形貌发生一定变化.低碳低铝 配分状态、冷却速率、冷却介质等多种因素有关.更准 的钢中马氏体更多表现出板条形貌，随着钢中碳含量 确的马氏体种类判断需要更多的高铝FeMn一Al-C合 的增加，针状马氏体结构逐形成：而0.20C5Mn4Al成 金体系热力学数据的补充. 分下，由于铝含量的增加，马氏体形貌表现与前者的明 综上可以看出，基于Thermo-Calc热力学计算软工程科学学报，第 38 卷，第 5 期 更多合金元素含量的扩展图． 向更高合金元素含量拓 展的相图可以看出，中锰中铝含量条件下，奥氏体的稳 定性较低，使得高温条件下的奥氏体在一般冷却条件 下冷却至室温时几乎全部转变为马氏体，随着钢中锰 含量的增加，高温奥氏体的稳定性有上升趋势，即室温 马氏体转变线向左下移动． 可以认为在中锰中铝含量 下相种类中几乎没有或只有少量奥氏体，而这类合金 钢的奥氏体转变相种类的差别主要体现在马氏体种类 的不同上． Ms 转变线离中锰中铝成分区域较远，而 Mεs 转变线分割了绘制的类 Schaeffler 相图，马氏体的 种类与对应成分所计算的 Ms 和 Mεs 温度的具体数值 有关． Dai 等［16］认为: 当 TMsTMεs时，γ 主要向 α 马氏 体转变; 当 TMεs TMs 时，γ 主要向 ε 马氏体转 变; 当 TMεs≈TMs时，γ 主要向 α 和 ε 马氏体转变; 当 TMs( TMεs) ＜ 4 K 时，认为马氏体不易形成． 图 9 考虑 Ms 和 Mεs 的 1200 ℃ Fe--Mn--Al--C 类自绘 Schaeffler 相图． ( a) 拓展图; ( b) 原始图 Fig． 9 Schaeffler phase diagrams of Fe--Mn--Al--C alloys with calculated Ms and Mεs: ( a) expansile; ( b) original 4 讨论 对比几种中锰中铝含量热轧和热锻钢的实测相比 例和类 Schaeffler 相图，读取数据结果如表 1 所示． 表 1 中 可 以 看 出，实 际 相 比 例 测 试 结 果 与 类 Schaeffler 相图能够基本吻合，说明基于 Thermo--Calc 表 1 几种中锰中铝 Fe--Mn--Al--C 钢相比例 Table 1 Measured phase ratio of Fe--Mn--Al--C steels with medium manganese and aluminum contents 碳质量 分数/% 铝质量 分数/% 锰质量 分数/% 热轧或热 锻温度/℃ 冷却方式 实测铁素体相 体积分数/% Schaeffler 相图铁素 体相体积分数/% 0. 05 3. 0 5. 0 1200 空冷 41. 23 45 ～ 55 0. 10 3. 0 5. 0 1200 空冷 23. 86 15 ～ 25 0. 15 3. 0 5. 0 1200 空冷 11. 10 5 ～ 15 0. 20 3. 0 5. 0 1200 空冷 ≈0 0 0. 30 3. 0 5. 0 1200 空冷 0 0 0. 05 3. 0 5. 0 1100 空冷 47. 63 45 ～ 55 0. 20 4. 0 5. 0 1100 空冷 32. 56 20 ～ 30 热力学计算软件和 TCFE 7 数据库而绘制的中等锰铝 含量的 Fe--Mn--Al--C 合金系钢类 Schaeffler 图具有较 好的准确性． 钢中奥氏体在空冷条件下获得的马氏体 转变也得到证实，如图 10 所示，在这一系列中锰中铝 钢中，奥氏体相几乎全部转变为马氏体，随着钢中合金 元素的变化，马氏体的形貌发生一定变化． 低碳低铝 的钢中马氏体更多表现出板条形貌，随着钢中碳含量 的增加，针状马氏体结构逐形成; 而 0. 20C5Mn4Al 成 分下，由于铝含量的增加，马氏体形貌表现与前者的明 显不同． 从对应成分的 Ms 和 Mεs 温度的计算结果来 看，Ms 温度范围大部分在 500 ～ 600 K 左右，Mεs 温度 范围在 350 ～ 500 K 左右，两者差距相对不大，虽然马 氏体的形貌有所不同，但是大部分应以 α 马氏体为 主． 实际马氏体的形成和转变还与保温温度、固溶和 配分状态、冷却速率、冷却介质等多种因素有关． 更准 确的马氏体种类判断需要更多的高铝 Fe--Mn--Al--C 合 金体系热力学数据的补充． 综上可以看出，基于 Thermo--Calc 热力学计算软 · 886 ·