第2期 李华杰等：中国低活化马氏体钢组织性能及强化机理 ·169 为韧性断裂，从整体来看，结品区面积占到了整个断 相粒子在晶内析出.为了进一步研究第二相粒子的 口面积的50%，所以推断一60℃为韧脆转变温 具体种类和分布特征，对萃取得到的大量的析出物 度0 (图4)逐一进行衍射花样标定并与DF卡上所给 2.5第二相粒子析出行为 的化合物进行对比，发现析出相主要是TC)和 首先采用化学相分析的方法确定了C】AM钢 大量的碳化物MG且发现在晶界处的粒子多为 中存在的第二相种类，此工作是在国家钢铁测试中 M6,TC)类型的第二相粒子分布在晶内，标 心完成的.其次通过萃取复型以及减薄试样来观察 定结果如下. 析出相形貌、尺寸以及分布.化学相分析结果如表4 (1)TC的形貌和衍射花样如图5（所示.晶 所示. 体结构为F℃截面呈圆形.尺寸为30~50四对 表4化学相分析结果 其进行了衍射花样计算，F=27.76四5=46.29 Table4 Result of chem ical Phase aalysis m0=87.42,计算得a=0.4579m通过与PDF 相类型 点阵常数，号/m 品系 卡片对比，以及上述化学相分析点阵常数可知该第 MG 1.062-1.064 面心立方 二相为TC相应晶带轴为[112). Ta C N) 0443-0444 面心立方 (2)MG的形貌和衍射花样如图5(b所示. 其形状呈多边形，尺寸为50~70四对其进行了衍 在透射电镜下观察萃取复型得到的CIAM钢 射花样计算，标定结果为「=20.4四=2273 中第二相粒子，其形貌与分布如图4所示.可以看 m四0=117.92°，计算得a=1.0592m四相应晶带轴 到大量的第二相析出粒子在晶界析出，少量的第二 为[11. 05m 4 200mm 图4第二相粒子整体形貌与分布.（复型萃取：（薄膜透射 Fg4 Morthokgy ad distrilution of second phase particle学（码extrac ti知replie(bin fim tnsmission (3)T形貌及衍射花样如图5(9所示.其形 金化元素，形成MC第二相粒子，直接钉扎奥氏体 貌不规则，可能是在制样过程中磨损或是多个第二 晶界，阻止奥氏体晶粒长大，从而细化晶粒：而固溶 相粒子聚拢成块.对图5(9进行标定，结果为「= 于奥氏体的合金元素在快冷过程中以细小弥散第二 32.54m=32.81m0=9077°，可计算得a= 相粒子析出，主要是TC),沿着奥氏体晶内或 0.449四相应晶带轴为[001. 晶界、亚晶界处析出.TC一方面提供了大量 在透射电镜下利用能谱发现了大量C等元素 形核的核心，以利于形核：另一方面这些第二相阻碍 的碳化物，即MC型（图6（马），同时也证实MG 滑移过程的位错运动，从而增大了塑性变形的 主要分布在晶界处：Ta的碳化物（图6(b,),即 抗力. T年C,主要分布在晶内；这些析出物的尺寸均在 在热处理过程中，CLAM钢离线淬火时，得到 30m左右，对位错起到了钉扎作用，达到了析出强 CT和V等元素的过饱和固溶体，在回火过程中， 化的效果.下面从两个方面简单分析第二相的弥散 这些元素以碳化物的形式在马氏体板条内和板条间 强化的原因. 弥散沉淀析出，这些不可切割的、球状第二相阻碍位 在1200℃保温时，这些合金元素全部或绝大 错的运动，稳定了马氏体的板条结构，从而达到了强 部分固溶于奥氏体中，然后在轧制过程中，未溶的合 韧化作用.第 2期 李华杰等:中国低活化马氏体钢组织性能及强化机理 为韧性断裂, 从整体来看, 结晶区面积占到了整个断 口面积的 50%, 所以推断 -60 ℃为韧脆转变温 度 [ 10] . 2.5 第二相粒子析出行为 首先采用化学相分析的方法确定了 CLAM钢 中存在的第二相种类, 此工作是在国家钢铁测试中 心完成的.其次通过萃取复型以及减薄试样来观察 析出相形貌 、尺寸以及分布 .化学相分析结果如表 4 所示. 表 4 化学相分析结果 Table4 Resultofchemicalphaseanalysis 相类型 点阵常数, a0 /nm 晶系 M23 C6 1.062 ～ 1.064 面心立方 Ta( C, N) 0.443 ～ 0.444 面心立方 在透射电镜下观察萃取复型得到的 CLAM钢 中第二相粒子, 其形貌与分布如图 4 所示.可以看 到大量的第二相析出粒子在晶界析出, 少量的第二 相粒子在晶内析出 .为了进一步研究第二相粒子的 具体种类和分布特征, 对萃取得到的大量的析出物 (图 4)逐一进行衍射花样标定并与 PDF卡上所给 的化合物进行对比, 发现析出相主要是 Ta( C, N)和 大量的碳化物 M23 C6, 且发现在晶界处的粒子多为 M23 C6, Ta( C, N)类型的第二相粒子分布在晶内, 标 定结果如下. ( 1) TaC的形貌和衍射花样如图 5( a)所示.晶 体结构为 FCC, 截面呈圆形, 尺寸为 30 ～ 50 nm.对 其进行了衍射花样计算, r1 =27.76 nm, r2 =46.29 nm, θ=87.42°, 计算得 a=0.457 9 nm.通过与 PDF 卡片对比, 以及上述化学相分析点阵常数可知该第 二相为 TaC, 相应晶带轴为 [ 112] . ( 2) M23 C6 的形貌和衍射花样如图 5( b)所示. 其形状呈多边形, 尺寸为 50 ～ 70 nm.对其进行了衍 射花样计算, 标定结果为 r1 =20.4 nm, r2 =22.73 nm, θ=117.92°, 计算得 a=1.059 2 nm, 相应晶带轴 为[ 111] . 图 4 第二相粒子整体形貌与分布 .( a)复型萃取;( b)薄膜透射 Fig.4 Morphologyanddistributionofsecondphaseparticles:(a) extractionreplica;( b) thinfilmtransmission ( 3) TaN形貌及衍射花样如图 5( c)所示 .其形 貌不规则, 可能是在制样过程中磨损或是多个第二 相粒子聚拢成块 .对图 5( c)进行标定, 结果为 r1 = 32.54 nm, r2 =32.81 nm, θ=90.77°, 可计算得 a= 0.449 nm, 相应晶带轴为 [ 001] . 在透射电镜下利用能谱发现了大量 Cr等元素 的碳化物, 即 M23 C6 型 (图 6( a) ), 同时也证实 M23C6 主要分布在晶界处;Ta的碳化物 ( 图 6 ( b) ), 即 Ta( C, N), 主要分布在晶内 ;这些析出物的尺寸均在 30 nm左右, 对位错起到了钉扎作用, 达到了析出强 化的效果.下面从两个方面简单分析第二相的弥散 强化的原因 . 在 1 200 ℃保温时, 这些合金元素全部或绝大 部分固溶于奥氏体中, 然后在轧制过程中, 未溶的合 金化元素, 形成 M23 C6 第二相粒子, 直接钉扎奥氏体 晶界, 阻止奥氏体晶粒长大, 从而细化晶粒;而固溶 于奥氏体的合金元素在快冷过程中以细小弥散第二 相粒子析出, 主要是 Ta( C, N), 沿着奥氏体晶内或 晶界 、亚晶界处析出.Ta( C, N)一方面提供了大量 形核的核心, 以利于形核 ;另一方面这些第二相阻碍 滑移过程的位错运动, 从而增大了塑性变形的 抗力 . 在热处理过程中, CLAM钢离线淬火时, 得到 Cr、Ta和 V等元素的过饱和固溶体, 在回火过程中, 这些元素以碳化物的形式在马氏体板条内和板条间 弥散沉淀析出, 这些不可切割的、球状第二相阻碍位 错的运动, 稳定了马氏体的板条结构, 从而达到了强 韧化作用 . · 169·