510 北京科技大学学报 2004年第5期 减小，但小角度晶界比例有所减少，这是形变强 素体与渗碳体以特定取向关系生成片层状珠光 化相变的铁素体在继续变形时小角度晶界吸收 体的条件，所以残余奥氏体倾向于转变成离异珠 位错向大角度晶界转变所致.但此时，并没有观 光体或粒状渗碳体.由于粒状渗碳体对铁素体晶 察到明显的铁素体动态再结晶.由于缺乏铁素体 粒有一定的钉扎作用，它有效的抑制了保温过程 动态再结晶对晶粒的进一步细化作用网，铁素体 的铁素体晶粒长大， 的晶粒尺寸仅为~5m. 表1列出了780℃单道次变形以及按如图1 23后续处理对多道次变形组织和性能的影响 所示的工艺进行多道次热变形以及后续处理的 为模拟薄板坯连铸连轧过程中的卷取工艺， 室温力学性能.不难发现，与单道次变形相比较， 采取在多道次变形后快冷至600℃，保温15min. 多道次变形在提高塑性的基础上，屈服强度也有 从图6可以看出，后续处理之前组织主要为细晶 很大的提高，抗拉强度略有降低，但屈强比较高， 铁素体和由残余奥氏体淬火形成的马氏体.经后。经后续处理后，通过控制第二组织，使粒状渗碳 续处理后，铁素体晶粒基本没有长大，体积分数体和离异珠光体在铁素体晶界之间弥散分布，有 有所增加，渗碳体小颗粒弥散分布于铁素体晶粒效的降低了屈强比，屈服强度仍达到400MP.与 界及晶粒内，局部地区可见呈离异形态的珠光单道次变形相比，多道次热变形将单道次变形所 体.这是因为在保温过程中，由于形变强化相变需的大应变量分散在各个道次中，降低了较低温 铁素体的析出，残余奥氏体富碳，在成分上有利 度变形时的载荷，更容易在工业生产中实现，而 于形成渗碳体，而且由于形变的作用，破坏了铁 且其性能也能满足工业需要. 20um 10m (a)第5迫次，780℃，e=1.08,淬火 (b)第5道次，780℃，85℃/s冷至600℃，保温15min 图6多道次变形及后续处理后的组织演变 Fig.6 Microstructures after multi-pass deformations and subsequent heat treatment 表1单道次与多道次热变形及后续处理后的拉伸性能 Table 1 Mechanical properties of samples after single pass deformation and multi-pass deformations 组织 工艺 屈服强度，a/MPa 抗拉强度c/MPa 延伸率，6/% 屈服比，：/ 铁素体+马氏体单道次变形，W.Q. 357 601 32.6 0.59 铁素体+马氏体5道次变形，W.Q. 488 587 41.4 0.83 肤素体+珠光体次变温G 403 509 34.0 0.79 3 结论 晶铁素体晶界上的最终组织，有效地降低了材料 的屈强比，强度和塑性与细晶钢基本相同 通过控制高温奥氏体区的形变再结晶使奥 参考文献 氏体晶粒细化，可以使过冷奥氏体形变强化相变 1 Yada H,Matsumura Y,Nakajima K.Ferritic Steel Haring 细化铁素体晶粒在较小的变形量条件下实现. Ultra-fine Grain and a Method for Producing the Same. Q235低碳钢在900℃至780℃温度范围内进行5 No.4 466 842 [P].USA Patent,1984 道次变形，总的累积应变量为11时，可以获得 2 Hodgson P D,Hickson M R,Gibbs P K.Ultrafine ferrite 45m左右的细晶铁素体.采用适当的后续处 in low carbon steel [J].Scripta Mater,1999,40(10):1179 理，得到离异珠光体及粒状渗碳体弥散分布于细 3杨王玥，胡安民，齐俊杰，等.低碳钢形变强化相变一 510 - 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 4 年 第 5 期 减小 , 但 小角度 晶界 比例 有所 减 少 . 这 是 形变 强 化 相 变 的铁 素 体 在 继 续变 形 时 小 角 度 晶界 吸 收 位 错 向大角 度 晶 界转变 所 致 . 但 此 时 , 并 没有 观 察 到 明显 的铁素 体动 态再结 晶 . 由于缺 乏 铁素 体 动 态再 结 晶对 晶粒 的进 一 步细 化 作用 l, , 铁 素 体 的晶粒 尺寸 仅 为一5 娜 . 2 3 后续 处理 对 多道 次 变形 组织 和 性 能的 影 响 为模拟 薄 板坯 连铸 连 轧过 程 中 的卷取 工 艺 , 采取 在 多道 次变 形后 快 冷至 6 0 ℃ , 保 温 巧 m in . 从 图 6 可 以看 出 , 后续 处 理之 前组 织 主要 为 细 晶 铁 素体 和 由残 余奥 氏体 淬火 形成 的 马 氏体 . 经 后 续 处理 后 , 铁 素体 晶粒 基 本 没有 长大 , 体 积分 数 有 所增 加 , 渗碳 体 小颗 粒弥 散分 布 于铁素 体 晶粒 界 及 晶粒 内 , 局 部 地 区 可 见 呈 离异 形态 的珠 光 体 . 这是 因为在 保温 过 程 中 , 由于 形变 强化 相 变 铁素 体 的析 出 , 残余 奥 氏体 富碳 , 在成 分 上有 利 于形 成 渗碳 体 . 而且 由于形 变 的作 用 , 破坏 了铁 素 体 与 渗 碳 体 以特 定 取 向 关系 生成 片层 状 珠 光 体 的条 件 , 所 以残 余奥 氏体倾 向于转 变成 离异 珠 光 体或 粒状 渗碳 体 . 由于粒状 渗 碳体对 铁 素体 晶 粒 有一 定 的钉扎 作用 , 它 有 效的抑 制 了保温 过程 的铁 素 体 晶粒 长大`10] . 表 l 列 出了 7 80 ℃ 单 道 次变 形 以及 按如 图 1 所 示 的工 艺 进 行 多道 次热 变 形 以及 后 续 处 理 的 室温 力学 性能 . 不难发 现 , 与 单道次 变形 相 比 较 , 多道 次变 形在 提 高塑性 的基 础 上 , 屈服 强度 也有 很大 的提 高 , 抗 拉 强度 略有 降低 , 但 屈强 比较 高 . 经后 续处 理后 , 通 过控 制 第 二组 织 , 使 粒 状渗 碳 体和 离异珠 光体 在铁 素 体 晶界之 间弥 散分 布 , 有 效的 降低 了屈 强 比 , 屈 服强 度仍 达 到 4 0 0 M P a . 与 单 道次 变形 相 比 , 多道 次热 变形将 单 道次 变形 所 需 的大 应变 量分 散在 各个 道 次 中 , 降低 了较低温 度 变形 时 的载荷 , 更容 易在 工 业生 产 中实 现 , 而 且 其性 能也 能满 足 工业 需 要 . aT b le l 组织 L a ) 弟 , 追仪 , l巧u U , 肝 l . U石, 徉 火 弋b ) 弟 , 追 次 , 1 5 U U , 巧, U ,s 冷 生 。 Uu U , 保温 15m i n 图 6 多道 次变形 及 后续处 理后 的组 织演变 F ig · 6 iM c r o s t r u c ot erS a ft e r nI u it i- p a s s d e fo r nI a iOt n s a n d s u b s e q u e n t h e a t t er a 恤 e n t 表 1 单道 次与 多道 次热 变形及 后续 处理 后的 拉伸性 能 M ec h a n i c a l P or P e rt e s o f s a m p le s a fet r s in g l e P a s s d e fo r m a iot . a n d nI u li-t P a s s d e fo r m a iot n s 工艺 屈 服强 度 , a0 2 / M P a 抗 拉强 度氏 / M P a 延 伸率 ,引% 屈 服 比a0 . 2 /仇 铁素 体+ 马 氏 体 铁素 体十 马 氏 体 单道 次变 形 , .W .Q 5 道次变 形 , W. .Q 5 道 次变 形 , 60 0℃ , 保温 15 m i n , W. Q . 3 5 7 4 8 8 6 0 1 5 8 7 3 2 . 6 4 1 . 4 0 5 9 0 83 铁素 体+ 珠 光 体 3 4 . 0 0 . 7 9 3 结 论 通过 控 制 高 温 奥 氏 体 区 的 形变 再结 晶使 奥 氏体 晶粒 细化 , 可 以使 过冷 奥 氏体形 变强 化相 变 细 化 铁 素 体 晶粒 在 较 小 的变 形量 条 件 下 实 现 . Q23 5 低 碳钢 在 9 0 ℃ 至 7 80 ℃ 温度 范 围内进 行 5 道 次 变 形 , 总的 累积 应变 量 为 1 . 1 时 , 可 以获得 4一 5娜 左 右 的细 晶铁 素 体 . 采 用适 当的后 续 处 理 , 得 到 离异 珠光 体及粒 状渗 碳 体弥散 分 布于 细 晶铁素 体 晶界上 的最终 组织 , 有 效地 降低 了材 料 的屈 强 比 , 强 度和塑 性与 细 晶钢 基本 相 同 . 参 考 文 献 l 丫妞d a H , M at s um ur a Y, N ak aj ha a K . F e r i ti e S t e e l Hiar n g U latr 一 n n e G r a i n 阳 d a M e ht o d ofr rP o d u c i n g ht e S am e . N o . 4 4 6 6 84 2 [ P ] . U S A Pat e in , 198 4 2 H o dgs o n P D , H i e ks o n M R , G ib b s P K . U l tr iaf n e fe ir t e i n l o w e ar b o n s t e e l IJ ] . S e r iPat M aet 几 19 99 , 40 ( 1 0 ) : 11 7 9 3 杨王 明 , 胡安 民 , 齐俊杰 , 等 . 低 碳钢 形变 强化相 变