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第9期 许磊等：碳含量对中碳含钒微合金钢晶内铁素体等温形成的影响规律 ,1001 3.3晶内铁素体形核位置 但研究中发现，实验用钢中较大尺寸的夹杂物 目前，通常认为是某些夹杂物作为晶内铁素体 数量较少，且可观察到的夹杂物诱导晶内铁素体形 的形核位置，可以降低铁素体在奥氏体内部析出的 成的现象也较少，这可能是由于本研究中所选取的 形核势垒。己有的研究表明，适当的析出物达到一 等温温度都较低，因此第二相析出物难以长大.但 定的尺寸有利于诱导晶内铁素体的形核析出，而较 当等温温度低于550℃时，钢中所形成的晶内铁素 小的夹杂物不足以诱导其形核析出].，实验过程 体的数量却大大增加，如图2所示，这说明本研究 中同样发现，三种不同C含量的钢经过等温处理 条件下，在低于550℃时，夹杂物并不是诱导晶内铁 后，室温组织中都存在较大的夹杂物作为晶内铁素 素体析出的决定性因素，当等温温度较低时，过冷 体的形核位置，诱导其析出的现象.如图5所示，经 度对晶内铁素体的形成起到了重要的促进作用，并 600℃下等温处理后，1#钢中存在较大夹杂物诱导 且由图5还可以发现，由夹杂物诱导析出的先形成 晶内铁素体的析出，经测量此夹杂物约为0.9m× 晶内铁素体同样可以促进新的晶内铁素体形成、因 1.6m,通过能谱分析发现，此夹杂物主要含有Al、 此认为，当等温温度较低时，虽然可诱导晶内铁素体 Si、Ti、V、S和Mn等元素，应为冶金过程中形成的 析出的夹杂物较少，但在较大过冷度和先析出晶内 Al,Si夹杂物上沉淀析出的Ti、V、S和Mn的析出 铁素体的共同作用下，奥氏体组织分解形成了大量 物. 的晶内铁素体 800 Si 640 320 A区 A 160 03.6237.24610.8691449218.115 640 B 之 Si 10 um 3.623724610.86914.49218.115 EkeV 图5经600℃等温处理后1钢中析出物诱导1GF晶内铁素体析出的sEM形貌及能谱分析 Fig.5 SEM micrographs and EDAX of the inclusion in Steel 1 isothermally treated at 600C 4结论 (4)在本文实验条件下，适当的夹杂物和先析 出晶内铁素体都可以作为形核位置诱导晶内铁素体 (1)研究了碳质量分数分别为0.26%，0.33% 析出 和0.42%的三种含钒微合金钢在600,550,500和 450℃下等温处理时钢中C含量对晶内铁素体形成 参考文献 的影响，测量了不同等温温度处理后钢的维氏硬度、 [1]Capdevila C.de Andres C G.Caballero F G.Incubation time of 500℃下晶界铁素体和晶内铁素体的纳米硬度，并 isothermally transformed allotriomorphic ferrite in medium carbon steels.Scripta Mater,2001,44:129 探讨了晶内铁素体的形核位置 [2]Byun JS.Shim J H.Suh J Y.et al.Inoculated acicular ferrite (2)经相同温度等温处理，随着钢中C含量的 microstructure and mechanical properties.Mater Sci Eng.2001. 增高，钢中非共析铁素体的数量降低，铁素体晶粒的 A319321:326 尺寸减小，钢的硬度升高， [3]Madariaga I,Gutierrez 1.de Andres C G.et al.Acicular ferrite (3)在500℃下等温处理后，晶界铁素体的纳 formation in a medium carbon steel with a two stage continuous 米硬度远高于晶内铁素体的纳米硬度；且随着钢中 cooling.Scripta Mater.1999.41(3):229 [4]Capdevila C.Caballero F G,Garcia de Andres C.Isothermal al- C含量的增高，晶界和晶内铁素体的纳米硬度都随 lotriomorphic ferrite formation kinetics in a medium carbon vana- 之升高，但各实验钢中晶内铁素体的纳米硬度相差 dium titanium microalloyed steel.Scripta Mater,2001.44:593 不大 (下转第1028页)3∙3 晶内铁素体形核位置 目前通常认为是某些夹杂物作为晶内铁素体 的形核位置可以降低铁素体在奥氏体内部析出的 形核势垒．已有的研究表明适当的析出物达到一 定的尺寸有利于诱导晶内铁素体的形核析出而较 小的夹杂物不足以诱导其形核析出［5－6］．实验过程 中同样发现三种不同 C 含量的钢经过等温处理 后室温组织中都存在较大的夹杂物作为晶内铁素 体的形核位置诱导其析出的现象．如图5所示经 600℃下等温处理后1＃钢中存在较大夹杂物诱导 晶内铁素体的析出经测量此夹杂物约为0∙9μm× 1∙6μm．通过能谱分析发现此夹杂物主要含有 Al、 Si、Ti、V、S 和 Mn 等元素应为冶金过程中形成的 Al、Si 夹杂物上沉淀析出的 Ti、V、S 和 Mn 的析出 物． 但研究中发现实验用钢中较大尺寸的夹杂物 数量较少且可观察到的夹杂物诱导晶内铁素体形 成的现象也较少．这可能是由于本研究中所选取的 等温温度都较低因此第二相析出物难以长大．但 当等温温度低于550℃时钢中所形成的晶内铁素 体的数量却大大增加如图2所示．这说明本研究 条件下在低于550℃时夹杂物并不是诱导晶内铁 素体析出的决定性因素．当等温温度较低时过冷 度对晶内铁素体的形成起到了重要的促进作用．并 且由图5还可以发现由夹杂物诱导析出的先形成 晶内铁素体同样可以促进新的晶内铁素体形成．因 此认为当等温温度较低时虽然可诱导晶内铁素体 析出的夹杂物较少但在较大过冷度和先析出晶内 铁素体的共同作用下奥氏体组织分解形成了大量 的晶内铁素体． 图5 经600℃等温处理后1＃钢中析出物诱导 IGF 晶内铁素体析出的 SEM 形貌及能谱分析 Fig．5 SEM micrographs and EDAX of the inclusion in Steel1isothermally treated at 600℃ 4 结论 （1） 研究了碳质量分数分别为0∙26％0∙33％ 和0∙42％的三种含钒微合金钢在600550500和 450℃下等温处理时钢中 C 含量对晶内铁素体形成 的影响测量了不同等温温度处理后钢的维氏硬度、 500℃下晶界铁素体和晶内铁素体的纳米硬度并 探讨了晶内铁素体的形核位置． （2） 经相同温度等温处理随着钢中 C 含量的 增高钢中非共析铁素体的数量降低铁素体晶粒的 尺寸减小钢的硬度升高． （3） 在500℃下等温处理后晶界铁素体的纳 米硬度远高于晶内铁素体的纳米硬度；且随着钢中 C 含量的增高晶界和晶内铁素体的纳米硬度都随 之升高但各实验钢中晶内铁素体的纳米硬度相差 不大． （4） 在本文实验条件下适当的夹杂物和先析 出晶内铁素体都可以作为形核位置诱导晶内铁素体 析出． 参 考 文 献 ［1］ Capdevila Cde Andrés C GCaballero F G．Incubation time of isothermally transformed allotriomorphic ferrite in medium carbon steels．Scripta Mater200144：129 ［2］ Byun J SShim J HSuh J Yet al．Inoculated acicular ferrite microstructure and mechanical properties．Mater Sci Eng2001 A319-321：326 ［3］ Madariaga IGutiérrez Ide Andrés C Get al．Acicular ferrite formation in a medium carbon steel with a two stage continuous cooling．Scripta Mater199941（3）：229 ［4］ Capdevila CCaballero F GGarcía de Andrés C．Isothermal allotriomorphic ferrite formation kinetics in a medium carbon vanadium-titanium microalloyed steel．Scripta Mater200144：593 （下转第1028页） 第9期 许 磊等： 碳含量对中碳含钒微合金钢晶内铁素体等温形成的影响规律 ·1001·