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低碳钢的淬火和配分过程中所获得的显微组织-图文

M.J.Santofimia,L.Zhao,R.Petrov,J.Sietma

摘要：

“淬火和配分”是改进多相钢机械性能的一种新的热处理工艺。在这

项工艺中，经淬火和配分后部分奥氏体化，配分温度等于淬火温度，这种

工艺已经被应用到低碳钢中。用光学显微镜使用明场和微分干涉对比，电

子背散射衍射，某射线衍射和磁性测量对由此产生的多相微观结构进行研

究。这些技术已经能完整的识别显微组分：部分奥氏体化过程中出现的铁

素体，在冷却过程中形成的取向附生铁素体，马氏体和残余奥氏体。结果

的分析表明取向附生铁素体与残余奥氏体显著相关，然而与从马氏体到奥

氏体碳分配关联较小。

关键词：钢、微观结构、取向附生铁素体配分

1.介绍

相变诱发塑性（TRIP）被广泛用于新钢种的设计与优化强度和成形性。

传统的TRIP钢通常是通过一个步骤获得，这个步骤包括由一个两相区退

火的工序接着通过淬火至贝氏体相变区，以获得铁素体，贝氏体和残余奥

氏体的微观结构。在贝氏体相变中，碳化物的形成受合金元素如硅和铝抑

制，因此奥氏体富含碳。奥氏体富集足够的碳增加其在室温下的热稳定性。

富含碳的残余奥氏体被认为是有益的，因为在钢变形过程中的相变诱发塑

性（TRIP）现象显著提高钢的成形性和能量吸收性。

作为一种替代传统的热-机械工艺相变诱发塑性(TRIP)辅助钢，一种

叫做淬火和配分（Q＆P）的新热处理工艺最近被提出[1，2]来发展钢的多

相微观结构。这种工艺的淬火的温度低于马氏体起始温度(M)但高于马氏

体结束温度(Mf)，形成一个确定量的马氏体（淬火工序），其次是一个等

温处理来完成碳的配分，从马

表1-根据MTDATA研究钢的总体化学组成和在900℃下部分奥氏体化

后奥氏体的组合物（wt％）总体化学组成900℃下奥氏体化后

0.271.870.350.870.06C0.19Mn1.61Si0.35Al1.10P0.09氏体到奥氏体中

没有碳化物析出（配分步骤）。经过这两个步骤后，钢淬火至室温，然后

残余的富碳奥氏体有望在室温保存。

通过Q＆P工艺获得的微结构相比传统的TRIP钢可以产生有趣的力学

性能

[3,4]

，包括良好的成型性能和较高的强度。Q＆P工艺的要求表明，合金

化学成分

类似于传统的TRIP钢适合这个新的热处理工艺。在应用这种新的热

处理工艺中设计适当的合金应考虑到微观结构中避免碳化物析出这一必要

条件。

尽管微结构的形成，以及该方法的研究，广泛用于TRIP钢[5,6]，但

对Q＆P处理后的钢仍然缺乏准确微观结构特征的信息。复杂残余奥氏体

和马氏体，以及铁素体和在某些情况下贝氏体，使理解通过经典的刻蚀技

术得到的显微组织不能直接适用于Q＆P结构。更准确的描述微观结构对

于更好的理解组织形成及有效控制的该材料的最终性能是必不可少的。因

此，目前的工作目标是用各种观测技术调查低碳TRIP辅助钢经过Q＆P热

处理后各种显微组分和相关的观测与热处理的参数。

2.实验

表1显示的是所研究的合金是一种有传统TRIP辅助钢典型化学成分

的低碳钢。铝已被认为足以防止配分步骤中碳化物的析出，因为它对于抑

制马氏体钢[7]马氏体回火和在TRIP钢[8]中贝氏体形成过程中生成渗碳

体有很好的效果。作为接收的材料是1.2mm密集片与由铁素体，贝氏体，

马氏体和残余奥氏体组成的多相微观结构。除去镀锌层后1某5某10mm3

的膨胀测定样品被加工。该样品进行热处理后用AdamelLhomargyDT1000

高分辨率处理膨胀计测量，如图1所示。将样品以5℃/的速度加热，在

900℃下部分奥氏体化10分钟，然后以100℃/的速度分别冷却至125℃，

150℃或175℃得到局部马氏体转变。在900℃部分奥氏体化后使用热力学

数据库（特别是MTDATA[9]）计算残余铁素体的体积分数等于0.34用

MTDATA预算出奥氏体的化学组成，如表1所示在淬火至室温前将样品在

配分温度下恒温加热不同时间。为了选择合适的温度的恒温配分处理，M

温度与部分奥氏体化后残余的两相区奥氏体的化学成分相关，由直接淬火

膨胀仪测量，测得M=260℃。

将样品按通常的磨光和抛光技术和两种不同的腐蚀溶液用来揭示的微

观结构：（1）LePera[10]蚀刻（7-12S），它由4％苦味