黄健++刘艳超++李满++赵科++何群才++金丽

【摘 要】 在Gleeble-1500热模拟机上，采用不同的变形工艺利用热膨胀法测定了低碳微合金钢连续冷却转变曲线（CCT曲线），结合组织分析，研究了应变对低碳微合金相变行为的影响规律，为进一步制定其生产工艺提供了理论依据。

【关键词】 热模拟 低碳微合金钢 组织 相变

1 引言

微合金钢是指其合金元素的质量分数小于0.1%的钢，目前，广泛使用的微合金化元素主要有铌、钛、钒等[1，2]。这种钢综合利用了当代金属物理和材料科学的最新成就，在满足焊接性要求的同时，强度和韧性也同时得到满足，其中一个关键技术在于控制轧制和控制冷却工艺（TMCP）的运用，通过控制最终钢铁材料的组织构成、组织形貌和晶粒尺寸获得理想性能[3，4]。因此，研究加工工艺对微合金钢相变的影响具有非常重要的实际意义。为更好地指导生产，本文研究了不同应变条件下，微合金钢连续冷却转变过程，本文研究结果可以为实际生产提供合理的工艺参数。

2 试样制备与实验方法

2.1 试样制备

本实验所选用低碳微合金钢采用100kg中频感应炉冶炼，经模铸，锻造后取样。其化学成分如表1所示。

2.2 实验方法与测试技术

本研究采用Gleeble-1500热模拟实验机进行单向压缩连续冷却实验，将试样加热到1200℃，均热保温3min，以20℃/s的冷却速率冷至900℃后，进行变形20%和不变形2种工艺处理，然后再以0.5～15℃/s不同冷却速率冷却到200℃，测定膨胀曲线。

3 实验结果与讨论

3.1 不变形工艺时组织

试样在不变形情况下，1、3、15℃/s冷却速率下的组织如图1所示。随冷却速率提高，组织中多边形铁素体减少。冷却速率较低时，先共析铁素体呈块状析出，组织为多边形铁素体和贝氏体混合组织，且贝氏体呈板条和粒状两种形貌。粒状贝氏体先于板条状贝氏体形成，形成温度较高，粒状贝氏体形成后，分割了原始奥氏体晶粒，促使后继的贝氏体转变局限在小区域内进行，从而得到二者的复合组织。冷速提高到3℃/s时，先共析铁素体基本消失，组织转变为贝氏体。随着冷却速率的进一步提高，所获得的贝氏体尺寸逐渐减小。冷却速率为15℃/s时，因贝氏体相变温度也较低，相对而言，贝氏体组织差异较大。

3.2 变形20%工艺时组织

变形20%工艺条件下典型金相组织如图2所示。冷却速率极低时，奥氏体大部分转变成多边形或准多边形铁素体，并伴有少量的珠光体，其组织均匀性较差。随着冷却速率的提高，组织中珠光体减少。冷却速率为3℃/s时，组织大部分转变成贝氏体，局部仍然有少量先共析铁素体组织。随冷却速率进一步提高至15℃/s时，组织为贝氏体，组织各向异性好，且均匀细小。

3.3 不同工艺CCT曲线对比

由图3可见，在两种CCT曲线中，相变区域均可以划分为三个部分：奥氏体区，高温转变铁素体和中温转变贝氏体区，相变产物为先共析铁素体（珠光体）和贝氏体。变形加速了连续冷却相变，使铁素体和珠光体转变曲线左移，铁素体相变点温度Ar3有所提高，但变形工艺对贝氏体转变温度影响不大。

3.4 结果分析

在低冷却速率条件下，不变形时组织主要为先共析铁素体，而变形后则主要为贝氏体和针状铁素体，二者的显微形貌差异较大。当冷却速率为3℃/s时，不变形工艺条件下组织已经完全转变为贝氏体，没有先共析铁素体存在。但是，变形20%时，3℃/s时依然有少量先共析铁素体沿着原奥氏体晶界分布，如图1和图2所示。

铁素体转变为扩散控制型相变，变形增加了畸变能，为相变提供驱动力，更有利于高温区相变，同时，变形也增加了界面面积，为合金元素的扩散提供有利条件，也为铁素体转变提供条件。

4 结语

（1）低碳微合金钢连续冷却转变主要分为铁素体和贝氏体区，即使冷却速率增加为15℃/s，依然没有得到马氏体组织。（2）变形工艺对铁素体转变具有明显影响，低冷却速率条件下，增加应变有利于获得细小的先共析铁素体，而高冷却速率下，则有利于获得组织均匀细小的贝氏体组织。（3）变形工艺的改变对贝氏体转变温度区间没有明显影响。

参考文献：

[1]刘宏亮，刘承军，王云盛，等.稀土对X80管线钢中铌元素赋存状态的影响[J].稀土，2011，32（5）：6-11.

[2]吴开明，张莉芹.低碳微合金钢中针状铁素体的微观力学性能及其组织稳定性[J].金属学报，2006，42（1）：19-22.

[3]赵明纯，肖福仁.超低碳针状铁素体管线钢的显微特征及强韧性行为[J].金属学报，2002，38（3）：283-287.

[4]刘宏亮，刘承军，姜茂发.稀土对B450NbRE钢热模拟组织的影响[J].稀有金属，2011，35（001）：53-58.endprint

【摘 要】 在Gleeble-1500热模拟机上，采用不同的变形工艺利用热膨胀法测定了低碳微合金钢连续冷却转变曲线（CCT曲线），结合组织分析，研究了应变对低碳微合金相变行为的影响规律，为进一步制定其生产工艺提供了理论依据。

【关键词】 热模拟 低碳微合金钢 组织 相变

1 引言

微合金钢是指其合金元素的质量分数小于0.1%的钢，目前，广泛使用的微合金化元素主要有铌、钛、钒等[1，2]。这种钢综合利用了当代金属物理和材料科学的最新成就，在满足焊接性要求的同时，强度和韧性也同时得到满足，其中一个关键技术在于控制轧制和控制冷却工艺（TMCP）的运用，通过控制最终钢铁材料的组织构成、组织形貌和晶粒尺寸获得理想性能[3，4]。因此，研究加工工艺对微合金钢相变的影响具有非常重要的实际意义。为更好地指导生产，本文研究了不同应变条件下，微合金钢连续冷却转变过程，本文研究结果可以为实际生产提供合理的工艺参数。

2 试样制备与实验方法

2.1 试样制备

本实验所选用低碳微合金钢采用100kg中频感应炉冶炼，经模铸，锻造后取样。其化学成分如表1所示。

2.2 实验方法与测试技术

本研究采用Gleeble-1500热模拟实验机进行单向压缩连续冷却实验，将试样加热到1200℃，均热保温3min，以20℃/s的冷却速率冷至900℃后，进行变形20%和不变形2种工艺处理，然后再以0.5～15℃/s不同冷却速率冷却到200℃，测定膨胀曲线。

3 实验结果与讨论

3.1 不变形工艺时组织

试样在不变形情况下，1、3、15℃/s冷却速率下的组织如图1所示。随冷却速率提高，组织中多边形铁素体减少。冷却速率较低时，先共析铁素体呈块状析出，组织为多边形铁素体和贝氏体混合组织，且贝氏体呈板条和粒状两种形貌。粒状贝氏体先于板条状贝氏体形成，形成温度较高，粒状贝氏体形成后，分割了原始奥氏体晶粒，促使后继的贝氏体转变局限在小区域内进行，从而得到二者的复合组织。冷速提高到3℃/s时，先共析铁素体基本消失，组织转变为贝氏体。随着冷却速率的进一步提高，所获得的贝氏体尺寸逐渐减小。冷却速率为15℃/s时，因贝氏体相变温度也较低，相对而言，贝氏体组织差异较大。

3.2 变形20%工艺时组织

变形20%工艺条件下典型金相组织如图2所示。冷却速率极低时，奥氏体大部分转变成多边形或准多边形铁素体，并伴有少量的珠光体，其组织均匀性较差。随着冷却速率的提高，组织中珠光体减少。冷却速率为3℃/s时，组织大部分转变成贝氏体，局部仍然有少量先共析铁素体组织。随冷却速率进一步提高至15℃/s时，组织为贝氏体，组织各向异性好，且均匀细小。

3.3 不同工艺CCT曲线对比

由图3可见，在两种CCT曲线中，相变区域均可以划分为三个部分：奥氏体区，高温转变铁素体和中温转变贝氏体区，相变产物为先共析铁素体（珠光体）和贝氏体。变形加速了连续冷却相变，使铁素体和珠光体转变曲线左移，铁素体相变点温度Ar3有所提高，但变形工艺对贝氏体转变温度影响不大。

3.4 结果分析

在低冷却速率条件下，不变形时组织主要为先共析铁素体，而变形后则主要为贝氏体和针状铁素体，二者的显微形貌差异较大。当冷却速率为3℃/s时，不变形工艺条件下组织已经完全转变为贝氏体，没有先共析铁素体存在。但是，变形20%时，3℃/s时依然有少量先共析铁素体沿着原奥氏体晶界分布，如图1和图2所示。

铁素体转变为扩散控制型相变，变形增加了畸变能，为相变提供驱动力，更有利于高温区相变，同时，变形也增加了界面面积，为合金元素的扩散提供有利条件，也为铁素体转变提供条件。

4 结语

（1）低碳微合金钢连续冷却转变主要分为铁素体和贝氏体区，即使冷却速率增加为15℃/s，依然没有得到马氏体组织。（2）变形工艺对铁素体转变具有明显影响，低冷却速率条件下，增加应变有利于获得细小的先共析铁素体，而高冷却速率下，则有利于获得组织均匀细小的贝氏体组织。（3）变形工艺的改变对贝氏体转变温度区间没有明显影响。

参考文献：

[1]刘宏亮，刘承军，王云盛，等.稀土对X80管线钢中铌元素赋存状态的影响[J].稀土，2011，32（5）：6-11.

[2]吴开明，张莉芹.低碳微合金钢中针状铁素体的微观力学性能及其组织稳定性[J].金属学报，2006，42（1）：19-22.

[3]赵明纯，肖福仁.超低碳针状铁素体管线钢的显微特征及强韧性行为[J].金属学报，2002，38（3）：283-287.

[4]刘宏亮，刘承军，姜茂发.稀土对B450NbRE钢热模拟组织的影响[J].稀有金属，2011，35（001）：53-58.endprint

【摘 要】 在Gleeble-1500热模拟机上，采用不同的变形工艺利用热膨胀法测定了低碳微合金钢连续冷却转变曲线（CCT曲线），结合组织分析，研究了应变对低碳微合金相变行为的影响规律，为进一步制定其生产工艺提供了理论依据。

【关键词】 热模拟 低碳微合金钢 组织 相变

1 引言

微合金钢是指其合金元素的质量分数小于0.1%的钢，目前，广泛使用的微合金化元素主要有铌、钛、钒等[1，2]。这种钢综合利用了当代金属物理和材料科学的最新成就，在满足焊接性要求的同时，强度和韧性也同时得到满足，其中一个关键技术在于控制轧制和控制冷却工艺（TMCP）的运用，通过控制最终钢铁材料的组织构成、组织形貌和晶粒尺寸获得理想性能[3，4]。因此，研究加工工艺对微合金钢相变的影响具有非常重要的实际意义。为更好地指导生产，本文研究了不同应变条件下，微合金钢连续冷却转变过程，本文研究结果可以为实际生产提供合理的工艺参数。

2 试样制备与实验方法

2.1 试样制备

本实验所选用低碳微合金钢采用100kg中频感应炉冶炼，经模铸，锻造后取样。其化学成分如表1所示。

2.2 实验方法与测试技术

本研究采用Gleeble-1500热模拟实验机进行单向压缩连续冷却实验，将试样加热到1200℃，均热保温3min，以20℃/s的冷却速率冷至900℃后，进行变形20%和不变形2种工艺处理，然后再以0.5～15℃/s不同冷却速率冷却到200℃，测定膨胀曲线。

3 实验结果与讨论

3.1 不变形工艺时组织

试样在不变形情况下，1、3、15℃/s冷却速率下的组织如图1所示。随冷却速率提高，组织中多边形铁素体减少。冷却速率较低时，先共析铁素体呈块状析出，组织为多边形铁素体和贝氏体混合组织，且贝氏体呈板条和粒状两种形貌。粒状贝氏体先于板条状贝氏体形成，形成温度较高，粒状贝氏体形成后，分割了原始奥氏体晶粒，促使后继的贝氏体转变局限在小区域内进行，从而得到二者的复合组织。冷速提高到3℃/s时，先共析铁素体基本消失，组织转变为贝氏体。随着冷却速率的进一步提高，所获得的贝氏体尺寸逐渐减小。冷却速率为15℃/s时，因贝氏体相变温度也较低，相对而言，贝氏体组织差异较大。

3.2 变形20%工艺时组织

变形20%工艺条件下典型金相组织如图2所示。冷却速率极低时，奥氏体大部分转变成多边形或准多边形铁素体，并伴有少量的珠光体，其组织均匀性较差。随着冷却速率的提高，组织中珠光体减少。冷却速率为3℃/s时，组织大部分转变成贝氏体，局部仍然有少量先共析铁素体组织。随冷却速率进一步提高至15℃/s时，组织为贝氏体，组织各向异性好，且均匀细小。

3.3 不同工艺CCT曲线对比

由图3可见，在两种CCT曲线中，相变区域均可以划分为三个部分：奥氏体区，高温转变铁素体和中温转变贝氏体区，相变产物为先共析铁素体（珠光体）和贝氏体。变形加速了连续冷却相变，使铁素体和珠光体转变曲线左移，铁素体相变点温度Ar3有所提高，但变形工艺对贝氏体转变温度影响不大。

3.4 结果分析

在低冷却速率条件下，不变形时组织主要为先共析铁素体，而变形后则主要为贝氏体和针状铁素体，二者的显微形貌差异较大。当冷却速率为3℃/s时，不变形工艺条件下组织已经完全转变为贝氏体，没有先共析铁素体存在。但是，变形20%时，3℃/s时依然有少量先共析铁素体沿着原奥氏体晶界分布，如图1和图2所示。

铁素体转变为扩散控制型相变，变形增加了畸变能，为相变提供驱动力，更有利于高温区相变，同时，变形也增加了界面面积，为合金元素的扩散提供有利条件，也为铁素体转变提供条件。

4 结语

（1）低碳微合金钢连续冷却转变主要分为铁素体和贝氏体区，即使冷却速率增加为15℃/s，依然没有得到马氏体组织。（2）变形工艺对铁素体转变具有明显影响，低冷却速率条件下，增加应变有利于获得细小的先共析铁素体，而高冷却速率下，则有利于获得组织均匀细小的贝氏体组织。（3）变形工艺的改变对贝氏体转变温度区间没有明显影响。

参考文献：

[1]刘宏亮，刘承军，王云盛，等.稀土对X80管线钢中铌元素赋存状态的影响[J].稀土，2011，32（5）：6-11.

[2]吴开明，张莉芹.低碳微合金钢中针状铁素体的微观力学性能及其组织稳定性[J].金属学报，2006，42（1）：19-22.

[3]赵明纯，肖福仁.超低碳针状铁素体管线钢的显微特征及强韧性行为[J].金属学报，2002，38（3）：283-287.

[4]刘宏亮，刘承军，姜茂发.稀土对B450NbRE钢热模拟组织的影响[J].稀有金属，2011，35（001）：53-58.endprint