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1、低碳貝氏體鋼的過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線白雅瓊李智麗(包鋼鋼聯(lián)股份有限公司技術(shù)中心，內(nèi)蒙古包頭014010)摘要采用Formastor-F型全自動(dòng)相變儀測(cè)定了低碳貝氏體鋼在不同冷速下的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線，利用金相顯微鏡觀察了不同冷速下的顯微組織，并分析了合金元素對(duì)過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響,通過(guò)對(duì)CCT曲線的分析為低碳貝氏體鋼生產(chǎn)工藝的制定提供了理論依據(jù)。關(guān)鍵詞過(guò)冷奧氏體；CCT曲線；顯微組織引言鋼的過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變曲線，不僅是制定鋼材合理熱處理工藝的理論依據(jù)，而且在新鋼種的研制、特別是在新工藝研究中發(fā)揮著重要的作用。在控制軋制和控制冷卻工藝的研究中，鋼的CCT曲線和TTT曲
2、線也發(fā)揮著重要的指導(dǎo)作用。國(guó)內(nèi)外對(duì)鋼的過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變曲線都給予了足夠的重視。本文采用了膨脹法輔以金相法，硬度法對(duì)低碳貝氏體鋼的過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線（CCT曲線）進(jìn)行了測(cè)定，分析討論了不同冷速下的轉(zhuǎn)變組織及合金元素的作用。1實(shí)驗(yàn)材料及方法實(shí)驗(yàn)用鋼的化學(xué)成分見(jiàn)表1。利用Formastor-F全自動(dòng)相變儀對(duì)該鋼種進(jìn)行CCT曲線的測(cè)定。試樣尺寸為Φ3x10mm,試樣一端開(kāi)Φ2x2mm的小孔，見(jiàn)圖1。表1低碳合金鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）元素CSi+MnNi+Mo+CrP,S含量0.202.501.60≤0.01圖1熱膨脹試樣形狀尺寸(mm)將試樣以200℃/h的速度
3、加熱到900℃，測(cè)得奧氏體化溫度為814℃，然后分別將試樣以10℃/S的速度加熱到奧氏體化溫度，保溫10min,以80s、200s、400s、1600s、2300s、3000s、4800s、20000s的時(shí)間冷卻到室溫，分別對(duì)應(yīng)冷卻速度為10℃/S、4℃/S、2℃/S、0.5℃/S、0.35℃/S、0.26℃/S、0.17℃/S、0.04℃/S,獲得不同冷速下的熱膨脹曲線。試驗(yàn)后的試樣經(jīng)研磨、拋光后用4％硝酸酒精浸蝕，采用AxioobserverD1M型蔡司光學(xué)顯微鏡觀察分析不同冷卻速度條件下的組織形貌。2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論熱膨脹儀試驗(yàn)測(cè)得該貝氏體鋼的Ac3和Ac1點(diǎn)分
4、別是764℃和633℃，MS點(diǎn)為324℃。根據(jù)試驗(yàn)獲得的膨脹曲線上的切點(diǎn)或極點(diǎn)確定出不同冷卻速度下的相變開(kāi)始溫度和結(jié)束溫度,同時(shí)結(jié)合金相法最終繪制出低碳貝氏體鋼的過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線（CCT曲線），見(jiàn)圖2。測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。圖2低碳貝氏體鋼CCT曲線將不同冷速下的試樣用4％硝酸酒精浸蝕，采用AxioobserverD1M型蔡司顯微鏡觀察組織，采集500倍下的金相組織照片，見(jiàn)圖3。試樣在連續(xù)冷卻條件下，貝氏體的開(kāi)始開(kāi)始轉(zhuǎn)變溫度隨著冷卻速度的增大逐漸降低。以極慢的速度0.04℃/s冷卻，得到貝氏體與微量馬氏體組織，以0.17℃/s的速度冷卻，得到的的馬氏體量明顯增多
5、，當(dāng)冷速不斷加快，達(dá)到0.5℃/s時(shí)，幾乎沒(méi)有了貝氏體轉(zhuǎn)變,全部轉(zhuǎn)變成了馬氏體組織。表2低碳貝氏體鋼CCT曲線測(cè)試結(jié)果冷卻速度/(℃·s-1)轉(zhuǎn)變開(kāi)始溫度/℃轉(zhuǎn)變終了溫度/℃硬度/HV組織10420.50.350.260.170.04324330323320344372384408204212293218224204259187665657660634567520513470MMMMM+B（少量）M+B（少量）B+M（少量）B+M（微量）注：M：馬氏體；B：貝氏體10℃/S4℃/S2℃/S0.5℃/S0.35℃/S0.26℃/S0.17℃/S0.04℃/S圖3低碳合
6、金鋼鋼在不同冷速下顯微組織貝氏體鋼中主要添加元素有碳、錳、鉻、鉬等,每個(gè)元素的作用各不相同。碳是固溶強(qiáng)化元素,起到強(qiáng)間隙固溶強(qiáng)化,提高強(qiáng)度的作用,但高的含碳量既傷害焊接性能又降低沖擊韌性;碳對(duì)Bs點(diǎn)的影響隨其含量的增加使Bs點(diǎn)不斷下降。錳是強(qiáng)壓低Bs點(diǎn)、弱壓低Ms點(diǎn)元素,能控制貝氏體相轉(zhuǎn)變曲線,并提高貝氏體淬透性及貝氏體鋼的強(qiáng)度。鉻元素強(qiáng)壓低Bs點(diǎn),弱壓低Ms點(diǎn),是壓低ΔBs/ΔMs比值最強(qiáng)的合金元素。鉻對(duì)貝氏體相轉(zhuǎn)變C曲線影響較大,能提高貝氏體淬透性和強(qiáng)度。鉬也是強(qiáng)壓低Bs點(diǎn)、弱壓低Ms點(diǎn)元素,能使鐵素體-珠光體轉(zhuǎn)變大大推遲,并使其與貝氏體“C”曲線分離,但對(duì)貝氏
7、體轉(zhuǎn)變的推遲作用卻不明顯。Mo的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.2%時(shí)便使下臨界冷速(與鐵素體析出相切的冷速)降低;質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.2%～0.4%時(shí)作用已十分顯著,當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.6%時(shí),這種影響減小,因此,一般中低碳貝氏體鋼中Mo的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%～0.6%。硅可起到固溶強(qiáng)化作用,壓低Bs點(diǎn)并使貝氏體相轉(zhuǎn)變C曲線右移;能抑制過(guò)冷奧氏體分解,從而促進(jìn)貝氏體-鐵素體間富碳奧氏體膜和(M-A)島狀組織的形成。鎳是強(qiáng)壓低Bs點(diǎn)元素,能提高鋼的強(qiáng)度及韌性,是獲得高沖擊韌性必不可少的合金元素,并降低沖擊轉(zhuǎn)變溫度。[1]將所測(cè)得的CCT曲線與普通的低碳鋼20#鋼的CCT曲線[2]比較，可
