一种高强度针状铁素体钢厚板的增韧机制_图文

1、一种高强度针状铁素体钢厚板的增韧机制曹志强，闫平堡、郑海霞、邓罗，郭爱民，凯明武1）北京科技大学工程研究所，北京1000832）研发中心，湘潭钢铁股份有限公司，湘潭4111013）湖北省冶金系统科学重点实验室，武汉科技大学，武汉430081（收到：2009十一月8；修订：12十二月2009；接受：2009十二月20）摘要：采用先进的热机械控制工艺轻松析出控制变换得到了超低碳针状铁素体钢厚板（tmcp-rpc ）在湘潭钢铁，华菱集团。该厚板具有约600兆帕的拉伸强度与较低的产率比。的厚钢板的冲击韧性达到280 J在40°C.厚板细粒混合组织主要由针状铁素体、粒状贝氏体，多边形铁素体。高

2、强度和重板优良的韧性是由于针状铁素体组织的形成。防止块的马氏体/残余奥氏体（米/一）和更高的清洁度也负责优异的韧性。关键词：高强度；钢；显微组织；力学性能；针状铁素体1. 引言韧性是一个非常重要的因素，材料的设计和应用。高冲击韧性的基体金属和热影响区（HAZ ）是高强度钢1-3要求。近年来，对焊缝金属和热影响区的韧性的改善已经进行了广泛的研究， 8 。重板通常用于制造如桥梁、建筑的重要结构件、压力容器等9-10。因此，良好的韧性和低的屈服比是主要考虑因素，为重型板制造和应用。为了提高可焊性和降低焊接厚板成本，碳含量已经在过去的几十年里逐渐减少。多种超低碳贝氏体钢（ULCB ）已开发近几年 10

3、-13力学性能最优结构的应用。虽然焊接性能的碳含量降低，强度提高是由贝氏体组织提出，高产率和低温韧性尚待解决。此外，必不可少 厚板生产中存在的非均匀微结构问题。目前的工作是调查的微观结构演变的钢中厚板。它的目的是获得良好结合的较低的产量在较低的温度比和良好的韧性高强度微合金化钢厚钢板。在过去的几十年中，各种技术的热机械控制的过程中已经发展到细化钢的微观结构 14 。近日有报道称，一个热机械控制工艺轻松析出控制变换（tmcp-rpc ）试图完善低碳微合金贝氏体钢组织 15 。王等。 15 表明，采用Nb 、Ti 碳化物或碳氮化物和在这一过程中位错的相互作用沉淀手段得到了细晶组织。在目前的工作中，

4、超低碳针状铁素体钢厚板试图通过一种先进的tmcp-rpc 过程产生了均匀的显微组织和优越的韧性。2. 实验采用铁水脱硫、复合吹转炉炼钢、真空除气等技术，对钢水进行了精炼，并在板坯中连续铸造。钢板的化学成分如表1所示。该生产线是在图1的示意性地示出。板加热到1180°C ，然后变形再结晶区（1期）和非再结晶区（2期），其次是一个固定的时间放松。作为放松完成后，板被立即冷却到较低的温度，然后冷却。表1. 钢板重量%的化学成分 图1. 一种先进的tmcp-rpc 过程示意图。标本进行机械抛光，然后蚀刻3vol%硝酸溶液。显微组织观察使用光学显微镜（OM ，奥林巴斯pme3-3）和扫描电子显

5、微镜（SEM ，飞利浦带能TMP ）。从4 / 1的厚板的透射电子显微镜（透射电子显微镜）的标本进行切割。采用双喷射unit.tem 观测和电子色散型X 射线光谱法制备的薄膜样品（EDXS ）分析，在显微镜下进行（Tecnai g2.20）。3. 结果连续冷却转变曲线（CCT ）由表1所示的化学成分如计算了厚板曲线。在湘潭钢的相似钢级的实际应用中，奥氏体晶粒尺寸在m 左右，估计约为15m 。对厚板的CCT 曲线如图2所示。它表明，铁素体和贝氏体形式在宽范围内的冷却速度，从约1至50°C / s“冷却速度窗口”有利于获得一个均匀的微观结构，从板表面到板中心的工业规模化生产。 图2. 计

6、算厚板钢的CCT 曲线3.2显微组织观察图3显示了在OM 组织通过先进技术获得tmcp-rpc 厚板的厚度。可以看出，混合组织为针状铁素体（AF ）、粒状贝氏体（GB ），多边形铁素体和马氏体/残余奥氏体（米/甲）。中厚板表面的微观结构比中心的细。从较高的冷却速度的厚钢板的表面上的铁素体晶粒的尺寸较小。图4给出了一种厚板的SEM 照片。粒状贝氏体是等轴晶和近10米直径。针状铁素体的长度是2-3m 厚几微米。多边形铁素体是5-7米直径。米/组分的大小约为1看见视图。3和4，通过先进的tmcp-rpc 技术获得细粒混合组织。 针状铁素体为晶内形核的贝氏体 17 。CCT 曲线表明，贝氏体可在较宽的

7、冷却速度范围内转化。冷却速率在工业生产中采用的是约10°C/S因此大量针状的形成由于冷却速度的提高，铁素体的推广。 图4. 扫描电镜在1 / 4钢板的厚度3.3沉淀和位错细胞厚板钢与Nb 和Ti 微合金化，合金元素是强碳化物形成元素，也作为晶粒细化而溶于奥氏体。在随后的冷却过程中，微量合金元素析出碳化物或碳氮化物。图5显示在厚板析出相的TEM 照片。小的等轴颗粒（如箭头所指）在5-15纳米尺寸分散在基质。碳化物的能谱分析结果示于图6。这些结果表明，细颗粒物可能是Nb 、Ti 碳化物或碳氮化物的 11，15 。据悉，Nb 、Ti 的小颗粒沉淀的应变诱导 11 15 在放松。碳化物或碳氮

8、化物的析出对微观组织的演变和钢板力学性能的影响。据悉，位错胞的形成在tmcp-rpc 15 过程细化晶粒起着重要的作用。小的位错胞（如箭头图7）在目前的工作中形成标本。 图5. 试样中的析出相的TEM 照片 图6.Nb 、Ti 碳化物的结果分析 图7. 试样中的位错胞3.4. 力学性能表2显示了一个沉重的钢板（厚度60毫米）的机械性能。重型钢板具有约600兆帕的抗拉强度。平均收益率为0.79。它也有很好的延伸率，从24%到32%不等。一般的V 型缺口冲击韧性在40°C达到280 J图8显示测得的V 型缺口冲击值的例子在40°C沿板厚度。值只是略有变化，通过表面的重板的中心。

9、这些结果表明，重型钢板具有良好的组合的高强度，优良的韧性和低收益率。表2. 钢板的力学性能 注：s 屈服强度；b 抗拉强度；和AKV V 型缺口冲击韧性 图8. 测得的V 型缺口冲击值在40°C沿板厚度4. 讨论4.1. 中厚板针状铁素体的形成针状铁素体的晶内形核的贝氏体 17 。它起源于小的非金属夹杂物日。据悉，针状铁素体的成核位点是从许多不同的方向辐射。因此，针状铁素体易形成互锁结构 8 ，17-19。扩展裂纹然后偏转，当他们遇到一个不同取向的针状铁素体板。这导致了优越的机械性能，特别是韧性，针状铁素体组织。如图2显示的CCT 曲线，针状铁素体可以在很宽的范围内的冷却速度连续冷却

10、过程中得到的。因此，针状铁素体转变成为主导产品通过表面钢板的中心。的厚钢板的优良韧性显著归因于细针状铁素体组织的形成（如图。3和4）。4.2. 厚板中的晶粒细化好的混合组织包括主要的针状铁素体和大量粒状贝氏体和多边形铁素体在目前的超低碳微合金化钢中Nb 、Ti 获得通过先进的技术手段，tmcp-rpc 。另一方面，晶粒细化是归因于形成小的位错胞由于相互作用的位错和析出Nb 、Ti 碳化物或碳氮化物的 15 。另一方面，板状或板条状针状铁素体的混合组织 16 细化晶粒起着重要的作用。针状铁素体的连锁网络在目前的工作是由针状铁素体形成的早期阶段的转变，使针状铁素体转变随后 16 成长。因此，提出了

11、板条状或片状针状铁素体晶粒形成的早期阶段有效地划分转变奥氏体分解成较小的、分离的地区，因而针状铁素体晶粒转变后期或在较低的温度下被限制在这些较小的地区 16，19-22日，如图9所示。在目前的工作中混合组织的晶粒细化是由于不仅Nb 、Ti 碳化物和/或碳氮化物的析出，而且板条状或片状针状铁素体晶粒的形成。 图9. 对连锁的针状铁素体组织形成机理示意图4.3. 重钢板韧性传统的上贝氏体由渗碳体颗粒板中间的贝氏体铁素体的非层状混合物。渗碳体是不利的性能，但其降水可以通过添加足够的硅来阻止钢结构 21 ，离开一个组织的贝氏体铁素体板和碳富集残余奥氏体。残余奥氏体是铁素体和贝氏体的不同晶体变体之间的理想薄膜。薄膜的奥氏体，密切分散在铁素体之间，是裂纹扩展的障碍和氢的扩散。这种贝氏体钢具有优化的高强度和良好的韧性 23 。另一方面，优越的韧性（如图8所示）是由于细针状铁素体。另一方面，阻止残余奥氏体的微观结构被阻止。只有极少数的小的米/一个成分（如图4）中观察到的矩阵中，