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《低碳貝氏體鋼不同冷卻速度下的組織結(jié)構(gòu)研究30》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、低碳貝氏體鋼不同冷卻速度下的組織結(jié)構(gòu)研究關(guān)云李平和劉繼雄陳慶豐吳立新（武漢鋼鐵(集團(tuán))公司研究院,武漢430080）摘要對(duì)低碳貝氏體鋼進(jìn)行熱模擬實(shí)驗(yàn)，在非再結(jié)晶區(qū)變形后以不同的冷卻速度冷卻，研究了不同冷卻速度下低碳貝氏體鋼的組織結(jié)構(gòu)特征和第二相析出規(guī)律。結(jié)果表明，冷卻速度對(duì)組織亞結(jié)構(gòu)的影響較大。以20～50℃/S的高速冷卻后，該鋼的組織以板條貝氏體為主，小角度晶界較多。隨著冷卻速度的降低，組織中板條貝氏體減少，粒狀貝氏體增加，大角度晶界比例增加，但板條間取向差極小。當(dāng)冷速降低到5℃/s時(shí)，粒狀貝氏體的體積分?jǐn)?shù)顯著增多，
2、并形成有明顯取向差的胞狀亞晶。以3℃/S冷卻后，組織以粒狀貝氏體為主，出現(xiàn)先共析鐵素體晶核，開(kāi)始發(fā)生鐵素體相變；以低于2℃/S的冷速冷卻后，形成由塊狀鐵素體、多邊形鐵素體和粒狀貝氏體組成的混合組織，大角度晶界比例較高。實(shí)驗(yàn)鋼中的析出相主要有矩形(Ti,Nb)(N,C)及球形Nb(N,C)或NbC兩種，在冷卻過(guò)程中，以NbC相析出為主，隨著冷卻速度降低，析出相尺寸略有增大。關(guān)鍵詞冷卻速度貝氏體組織結(jié)構(gòu)析出相低碳貝氏體鋼近年來(lái)，低碳（超低碳）貝氏體鋼因具有優(yōu)良的綜合性能得到廣泛研究，工藝上發(fā)展了馳豫—析出—控制相變技術(shù)（R
3、PC）[1-4]。已有的研究結(jié)果表明，馳豫和快冷是得到細(xì)小尺寸的板條貝氏體組織的重要因素，冷速在大于10℃/S得到以板條貝氏體為主的組織，較小冷速則得到粒狀貝氏體為主的組織[5]。本文在已有研究的基礎(chǔ)上，利用熱模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)武鋼工業(yè)性生產(chǎn)的800MPa級(jí)低碳貝氏體鋼不同冷卻速度下的組織結(jié)構(gòu)和第二相析出規(guī)律進(jìn)行分析研究，為合理、精確地控制組織類(lèi)型及細(xì)化組織尺寸提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。1實(shí)驗(yàn)過(guò)程試驗(yàn)用鋼的成分見(jiàn)表1,將試樣加工成Φ8mm×12mm圓柱，在THERMECHMASTOR-Z熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行熱壓縮實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)工藝見(jiàn)圖1：將試
4、樣加熱到1000℃保溫300秒，以2℃/S降溫到950℃變形25%，再以1.5℃/S降溫到900℃變形30%，變形后以5℃/S馳豫降溫到740℃，分別以50、20、15、10、8、5、3、2、1.5、1、0.5、0.2℃/S等12種不同的冷卻速度冷卻到200℃以下。表1試驗(yàn)鋼的化學(xué)成分(wt%)CMnSiCrNiMoCuTiNbPS0.0421.620.340.0170.340.230.320.0130.0660.0120.007750,20,15,10,8,5,3,2,1.5,1,0.5,0.2℃/s740℃900℃
5、,變形30%1.5℃/s950℃,變形25%2℃/s1000℃*300sT/℃T/s圖1熱模擬實(shí)驗(yàn)工藝示意圖在變形試樣的直徑1/4處沿軸向剖開(kāi)，分別制備成金相試樣、萃取碳復(fù)型和金屬薄膜電鏡試樣，用光學(xué)顯微鏡觀察金相組織，用JEM—2000FXⅡ型透射電鏡觀察組織亞結(jié)構(gòu)和第二相析出特征。選取冷卻速度為20℃/S、5℃/S、0.5℃/S的三個(gè)試樣，在Quant400掃描電鏡下采用電子背散射（EBSD）技術(shù)對(duì)晶界及亞晶界特征進(jìn)行測(cè)量分析，觀察視場(chǎng)均為平行壓縮軸方向的金相拋光面的直徑1/4處。2實(shí)驗(yàn)結(jié)果2.1組織亞結(jié)構(gòu)觀察金相
6、組織觀察結(jié)果表明，以20～50℃/s快速冷卻后得到的組織為板條貝氏體，以15℃/s冷卻后，組織中以板條貝氏體為主,但觀察到少量粒狀貝氏體。隨著冷卻速度降低，板條貝氏體減少，粒狀貝氏體相應(yīng)增加。當(dāng)冷卻速度為5℃/s時(shí)，組織以粒狀貝氏體為主，且M/A島尺寸增大；以3℃/S冷卻后組織中出現(xiàn)塊狀鐵素體區(qū)域，且在塊狀鐵素體晶界觀察到極少量多邊形鐵素體小晶粒。當(dāng)冷速低于3℃/S時(shí)，得到塊狀鐵素體、粒狀貝氏體及多邊形鐵素體組成的混合組織；隨著冷速的繼續(xù)降低，組織中塊狀鐵素體和多邊形鐵素體數(shù)量增多，M/A島尺寸粗大（圖2）。在TEM下
7、對(duì)金屬薄膜樣品的組織亞結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，結(jié)果表明：以20-50℃/s快冷后，貝氏體板條位錯(cuò)密度高，板條之間存在尺寸細(xì)小的M/A島，隨著冷卻速度降低，貝氏體板條寬化，位錯(cuò)密度降低，粒狀貝氏體數(shù)量增多，M/A島尺寸增大。對(duì)以15℃/s冷卻后的多個(gè)貝氏體板條進(jìn)行選區(qū)電子衍射分析，其衍射斑點(diǎn)只有微小分裂，表明貝氏體間存在極小的取向差（圖3）。對(duì)5℃/S冷卻后形成的位錯(cuò)胞狀亞晶組織進(jìn)行選區(qū)電子衍射分析，這些細(xì)小亞晶區(qū)的衍射花樣為多晶衍射環(huán)，可見(jiàn)這些胞狀亞晶間取向差明顯（圖4），表明組織亞結(jié)構(gòu)間的取向差隨著冷卻速度的降低而增大。7(c
8、)(d)(b))(a)(e)(f)20μm圖2不同冷卻速度下的金相組織(a)20℃/S；(b)15℃/S；(c)8℃/S；(d)5℃/S；(e)3℃/S；(f)1℃/S(b)(c)圖315℃/S下的組織亞結(jié)構(gòu)衍襯像圖45℃/S下的組織亞結(jié)構(gòu)衍襯像和電子衍射[113]α和電子衍射圖7當(dāng)冷卻速度降低到3℃/S時(shí)，試樣中出現(xiàn)塊狀鐵素體區(qū)
