铝对微合金钢奥氏体分解动力学的影响 材料科学论文.doc

26卷第3期北京Vol.26No.320046JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijingJun.2004收稿日期2003–07–07王立元男27岁博士国家重点基础发展规划研究项目No.G1998061500微合金钢组织的细化和强韧化成为新一代钢铁材料的研究热点并取得了大量的重要研究成果12依靠奥氏体再结晶和随后的加速冷却仅能将铁素体晶粒细化至5m的水平Kaspar3等人通过铌微合金化和严格控制轧制变形工艺将微合金钢的奥氏体晶粒细化到了12m通过随后的控制冷却获得了2m左右的铁素体晶粒该工艺对热变形制度的要求非常严格应用相变晶粒细化通过控制冷却工艺可以比较容易地从非再结晶区的变形奥氏体获得微米甚至亚微米的贝氏体组织14以往的研究指出12AlMoV钢中加入了0.9Al质量分数下同仍然具有良好的韧性且Al可以有效提高钢中碳的活度5同时Al和Si相似可以抑制碳化物的析出4最近Zwaag等对Al含量分别为0.96和1.81的相变诱导塑性TRIP钢的研究取得重要进展56但是目前有关不同工艺条件下Al对奥氏体分解动力学影响的报道非常少1实验实验钢B1和B3由北京科技大学冶金研究所用真空感应炉冶炼钢锭重25kg化学成分如表1所示B1含有0.21Al称为高铝钢B1B3含有0.033Al称为低铝钢B3钢锭加热到1150保温3min后锻造成160mm×100mm×40mm的方坯和15mm左右的小段圆棒终锻温度在850以上将圆棒加工成12mm×15mm的试样后在Gleeble1500热模拟实验机上通过连续冷却转变研究Al对实验微合金钢奥氏体分解动力学的影响热模拟工艺如图1a所示方坯在1200均热30min然后由40mm厚坯经5道次轧制成为6mm厚钢板轧制工艺如图1b所示轧后钢板用水喷淋至600等温20min然后水冷至室温应用红外测温仪测定的喷淋过程中的冷速大约为6.7/s等温过程中的温度波动在10左右按国家标准将热轧钢板沿轧向加工成12.5mm宽的拉伸试样标距60mm在室温条件下用MTS810材料试验机测定了试样的屈服强度抗拉强度和延伸率试样经研磨抛光和浸蚀后在金相显微镜下对其组织进行了观察铝对微合金钢奥氏体分解动力学的影响王元立1柳得橹1霍向东1康永林1傅杰2孙贤文11北京科技大学材料科学与工程学院北京1000832北京科技大学冶金学院北京100083摘要通过实验室热模拟和轧制实验研究了添加0.21Al对成分为0.05C–1.7Mn–0.4Si–0.05Nb–0.03Ti质量分数的微合金钢奥氏体分解动力学的影响结果表明加入0.21Al在冷速为10/s范围内明显抑制奥氏体向先共析铁素体的转变提高了贝氏体的淬透性对于780终轧后在600等温20min的钢板Al通过提高碳的活度减轻或避免了带状组织的形成明显提高了轧制钢板的力学性能关键词微合金钢热模拟带状组织力学性能分类号TG142.1表1实验钢的化学成分质量分数Table1Chemicalcompositionoftheexperimentalsteel钢种CMnSiSPNbTiAlBtNVB10.0441.790.450.00870.00530.4900.0300.2100.00370.00670.018B30.0491.670.320.00200.00300.0520.0110.0330.00480.00960.037Vol.26No.3王立元等铝对微合金钢奥氏体分解动力学的影响??265??2结果与讨论2.1实验钢的连续冷却转变研究按图1a所示的热模拟工艺测定的实验钢B1和B3的连续冷却转变曲线如图2所示从图2上可以明显地看到在所测定的冷速范围内10/s高铝钢B1在冷却过程中主要发生奥氏体向贝氏体的转变没有先共析铁素体生成实验钢B1的贝氏体转变开始温度B在517603之间转变结束温度B在454551范围内而对于低铝钢B3在120/s的冷速范围内都有先共析铁素体生成3温度在720773之间其贝氏体转变开始温度B在550640之间贝氏体转变结束温度B在511577之间上述结果说明在实验钢中添加0.21Al明显抑制奥氏体向先共析铁素体的转变提高了贝氏体的淬透性在光学显微镜下观察了高铝钢B1和低铝钢B3连续冷却转变试样的室温组织图3和图4分别给出了这两种钢在不同冷速条件下的室温组织结果表明在从330/s的冷速范围内高铝钢B1均得到了非常细小的粒状贝氏体组织9随冷却速率的增加贝氏体束和残留奥氏体小岛变得更加细小而低铝钢B3在冷速小于15/s时都得到粗大的先共析铁素体和粒状贝氏体的混合组织当冷速达到20/s时所得到的组织以粒状贝氏体组织为主1012同时含有少量的先共析铁素体和残留奥氏体及其分解产物连续冷却前实验钢B1和B3的原奥氏体的晶粒尺寸差别不大均在在