热变形参数对超低碳贝氏体钢显微组织的影响

摘要本文通过光学显微镜观察了Q550D与SM570-H的光学显微金相组织，通过扫描电镜观察其微观组织并利用能谱分析其夹杂物的成分。

得到了两种钢的组织精细结构以及非金属夹杂物的形貌及成分，分析了这些夹杂物对低碳贝氏体钢性能的影响。

通过在显微镜下观察到Q550D组织为板条状的上贝氏体组织，在大致平行的铁素体板条中镶嵌着很多细小的不易辨认的渗碳体。

而SM570-D的组织属于粒状贝氏体组织，在板条状的铁素体基体上弥散分布着由残余奥氏体和马氏体组成的小岛（也称M/A 岛），从微观组织上观察，SM570-H的组织比Q550D更为细小。

通过扫描电镜图，可以观察到在两种钢中都含有非金属夹杂物，这些非金属夹杂物大多都分布在奥氏体晶界处，主要是一些复杂的钙铝酸盐和硫化物，其导致组织的不均匀，从而使得钢的性能出现不均匀，除了钙铝酸盐和硫化物之外，组织中也有一些细小的颗粒，这些颗粒主要是合金元素通过过饱和固溶体的时效处理而沉淀出来，从而提高钢的强度。

钢中其它的一些微量元素如钛、铝等，这些元素的第二相弥散分布在铁基体中，形成弥散强化。

低碳贝氏体钢的性能还与轧制工艺有着密切的关系，特别是控制终轧温度能够明显改善低碳贝氏体钢的组织，一般把低碳贝氏体钢的终轧温度降低到1000℃左右能够明显提高低碳贝氏体钢的强韧性。

研究发现低碳贝氏体钢由于贝氏体组织结构精细，分布均匀，且碳当量小，因而贝氏体钢具有良好强韧性和焊接性能。

关键词：贝氏体组织, 金相组织,贝氏体转变,非金属夹杂Research on the Microstructure Property of Low-carbon Bainite SteelAbstractThe microstructure of Q550-D and SM570-H were studied by optical microscope and electron microscope in this paper, and the compositions was analyzed by energy spectrum. The microstructures of the two steels and the compositions of nonmetallic inclusions were obtained, also the effections of nonmetallic inclusions for the steels’ property was analyzed.Through observation by microscopy we can get that there are parallel bainite-ferrite strip distributed in microstructure of Q550-D. And more fine cementites are inlayed in the bainite-ferrite strip, It’s uneasy to identify. It belongs to upper bainite. the microstructure of SM570-H belongs to granular bainite, the sand island consisted of retained austenite and martensite distributed in the lath-like ferrites,observing in the microstructure, The microstructure of SM570-H is finer than Q550D.We can observed there were more nonmetallic inclusions in the Bainitic steels, and these nonmetallic inclusions always distributed in austenite grain boundary and always some calcium-aluminate and sulfides. These nonmetallic inclusions can decrease the strength of steels because of uneven microstructure. besides the calcium-aluminate, there were some partical of alloys in the microstructure, these micro alloying elements can improve the s trength of alloys because of solid solution strengthening and dispersion strengthening., such as Ti, Al. the second phase of these elements distributed in the lath-like ferrites.The property of low-carbon Bainitie steel is in association with Rolling Technology Parameters.especially in the finishing temperature. The property is more superior If the finishing temperature is controlled about 1000℃.The microstructure of the low-carbon Bainite steel is very fine, and well-distributed, and carbon equivalent is lower, so low-carbon Bainite steels have excellent strength and toughness and good welding properties.Key Words：Bainitie microstructure，metallographic structureBainite transformation，nonmetallic inclusions目录摘要 (1)Abstract (2)引言 (1)1文献综述 (3)1.1国内外低碳贝氏体钢的研究现状 (3)1.1.1国外低碳贝氏体钢的研究现状 (3)1.1.2国内低碳贝氏体钢的研究现状 (4)1.2低碳贝氏体钢的发展前景 (6)1.2.1市场需求前景 (6)1.2.2低碳贝氏体钢的品种发展方向 (7)1.2.3低碳贝氏体钢的研发方向 (7)2研究贝氏体组织的意义与分类 (8)2.1贝氏体组织的定义 (8)2.2 研究贝氏体组织的意义 (9)2.3贝氏体组织的分类 (11)2.3.1上贝氏体 (11)2.3.2 下贝氏体 (12)2.3.3粒状贝氏体 (13)2.4 低碳贝氏体钢的强化机制 (14)2.4.1 细晶强化 (14)2.4.2 析出强化 (15)2.4.3 固溶强化 (15)2.4.4 位错和亚晶强化 (16)2.4.5 相变强化 (16)2.5 钢中各种元素的作用 (17)2.5.1 C含量的控制范围 (17)2.5.2 B在低碳贝氏体钢中的作用 (17)2.5.3 Mn在低碳贝氏体钢中的作用 (17)2.5.4 Cu在低碳贝氏体钢中的作用 (18)2.5.5 Nb、Ti在低碳贝氏体钢中的作用 (18)2.6 低碳贝氏体钢的控制轧制 (19)2.6.1 控制轧制的概念 (19)2.6.2 低碳贝氏体钢终轧温度的控制 (20)2.6.3 轧后控冷对组织的影响 (20)2.6.4 加热温度对控轧效果的影响 (21)3 研究内容与方案 (21)3.1 研究内容 (21)3.2 试验内容及研究步骤 (22)3.2.1试验设备 (22)3.2.2取样说明 (22)3.2.3实验步骤 (22)3.3 金相组织分析 (24)3.4 非夹杂物形貌分析 (29)3.5贝氏体中的碳化物 (33)结论： (33)参考文献 (34)附录A (37)附录B原文 (38)附录C译文 (43)致谢 (51)引言材料是现代文明的支柱，人类文明的每一个脚印都与材料科学的进步密不可分。

热轧钢带生产中工艺参数对钢材显微组织的影响研究热轧钢带是指通过高温下的轧制工艺将连铸坯或板坯轧制成带状钢材的过程。

热轧钢带生产中的工艺参数对钢材的显微组织具有重要影响，直接影响到钢材的性能和用途。

本文将对热轧钢带生产中的工艺参数及其对钢材显微组织的影响进行研究。

首先，轧制温度是影响钢材显微组织的重要参数之一、较高的轧制温度有利于提高钢材的塑性变形能力，促进晶粒细化，但也易导致钢材表面氧化层增大。

较低的轧制温度则有助于减少麻面现象，但容易引起锯齿状晶粒和裂纹的形成。

因此，在实际生产过程中，需要根据具体的钢材要求和工艺条件来选择合适的轧制温度。

其次，轧制速度对钢材显微组织的影响也很明显。

较高的轧制速度会提高钢材中残余应力的大小，促使晶粒沿轧制方向拉长，并增加钢材的位错密度。

这些因素会导致钢材的力学性能和塑性变形能力下降。

而较低的轧制速度则有利于晶粒再结晶的发生，可以得到较为均匀细小的组织结构，提高钢材的韧性和硬度。

另外，变形量也是影响钢材显微组织的重要参数。

较大的变形量可以促使钢材中的位错增加，晶粒沿轧制方向拉长，从而形成纤维状组织。

这样的组织结构在拉伸或弯曲等应力状态下具有优异的塑性。

但是，过大的变形量也可能导致晶粒粗化和轧制不良。

因此，在实际生产中，需要根据钢材的性能要求和轧制设备的能力来选择合适的变形量。

最后，冷却速度对钢材显微组织的影响也不可忽视。

较快的冷却速度有助于钢材中的相变过程，在轧制后快速冷却的情况下，钢材中的相变过程往往不完全，会形成马氏体组织或贝氏体组织，从而具有更高的强度和硬度。

而较慢的冷却速度则有助于晶粒再结晶的发生，并形成更为均匀细小的组织。

因此，在实际生产中，需要根据具体的钢材要求和工艺条件来选择合适的冷却速度。

综上所述，热轧钢带生产中的工艺参数对钢材的显微组织具有重要影响。

合理选择轧制温度、轧制速度、变形量和冷却速度等参数组合，可以获得满足不同性能要求的钢材显微组织，从而提高钢材的综合性能和使用价值。

《无碳化物贝氏体钢的显微组织、力学性能和疲劳裂纹扩展行为》篇一无碳化物贝氏体钢的显微组织、力学性能与疲劳裂纹扩展行为研究一、引言随着现代工业技术的飞速发展，钢铁材料因其高强度、良好的塑性和韧性，成为工程领域中最常用的材料之一。

其中，贝氏体钢以其独特的组织结构和优异的力学性能，在汽车、航空、机械制造等领域有着广泛的应用。

无碳化物贝氏体钢作为贝氏体钢的一种新型变种，因其高纯净度和高稳定性而备受关注。

本文将对无碳化物贝氏体钢的显微组织、力学性能以及疲劳裂纹扩展行为进行深入的研究与探讨。

二、无碳化物贝氏体钢的显微组织无碳化物贝氏体钢的显微组织主要由贝氏体板条、铁素体基体以及少量的非金属夹杂物组成。

其组织结构的特点是贝氏体板条细小且分布均匀，板条间存在明显的亚结构，如位错墙等。

此外，由于无碳化物的存在，使得钢的纯净度更高，夹杂物数量大大减少。

这种独特的显微组织使得无碳化物贝氏体钢具有优异的力学性能和抗疲劳性能。

三、无碳化物贝氏体钢的力学性能无碳化物贝氏体钢具有高强度、高韧性、良好的塑性和抗疲劳性能。

其强度主要源于贝氏体板条的强化作用和铁素体基体的稳定性。

韧性则得益于细小的贝氏体板条和均匀的组织结构，这些都有利于提高材料的冲击吸收能力和断裂韧性。

此外，由于非金属夹杂物的减少，无碳化物贝氏体钢的抗疲劳性能得到了显著提升。

四、无碳化物贝氏体钢的疲劳裂纹扩展行为疲劳裂纹扩展行为是评价材料抗疲劳性能的重要指标。

无碳化物贝氏体钢在疲劳过程中，由于细小的贝氏体板条和均匀的组织结构，使得裂纹扩展速率较慢。

此外，由于纯净度高，夹杂物少，裂纹在扩展过程中遇到的障碍也较少，从而进一步减缓了裂纹的扩展速度。

同时，铁素体基体的稳定性也有助于抵抗疲劳过程中的裂纹扩展。

五、结论无碳化物贝氏体钢因其独特的显微组织和优异的力学性能，在工程领域具有广泛的应用前景。

其细小的贝氏体板条和均匀的组织结构使得材料具有优异的抗疲劳性能和较低的裂纹扩展速率。

第38卷第7期　2004年7月上海交通大学学报JOU RNAL O F SHAN GHA I J I AO TON G UN I V ER S IT YV o l .38N o.7　Jul .2004　收稿日期:2003206224作者简介:周海涛(19622),男,副教授,博士,主要研究方向为有色金属及金属压力加工.电话(T el .):021*********;E 2m ail :stevhaitao @yahoo .com .cn . 文章编号:100622467(2004)0721091205热变形工艺参数对超低碳贝氏体钢转变行为和显微结构的影响周海涛,　曾小勤,　刘六法,　王渠东,　董　杰,　丁文江(上海交通大学材料科学与工程学院,上海200030)摘　要:研究了超低碳贝氏体钢在1200～400°C 范围内,用常规轧制工艺(CCR )、再结晶控制轧制(RCR )和动态再结晶控制轧制(DRCR )3种热模拟变形工艺进行变形后再进行连续冷却转变行为.结果发现,3种变形工艺均可细化奥氏体的晶粒,而且细化晶粒程度的变形工艺顺序依次为DRCR 、RCR 和CCR .此外,奥氏体的转变行为受到CCR 、RCR 和DRCR 工艺的影响.同一冷却速度下,3种不同的变形工艺获得过冷奥氏体发生贝氏体转变的开始温度不同.显微结构观察表明,在试验冷却速度下,用CCR 工艺变形,全部获得铁素体且存在少量的化合物;用RCR 和DRCR 工艺变形,全部获得贝氏体,贝氏体呈板条状,其尺寸随冷速的增大而减小,体积分数随冷速的增大而增加.关键词:轧制工艺;铁素体;贝氏体;超低碳贝氏体钢;显微结构中图分类号:T G 335.11;T G 146.2 文献标识码:AEffe c t of Ho t Ro lling S che dule s on the T ra ns fo r m a tion B e ha v io r a nd M ic ros truc ture in M n 2M o 2Nb 2B U ltra low C a rbon B a initic S te e lZH OU H a i 2tao ,　Z EN G X iao 2qin ,　L IU L iu 2f a ,　W A N G Q u 2d ong ,　DON G J ie ,　D IN G W en 2j iang(Schoo l of M aterials Science and Eng .,Shanghai J iao tong U n iv .,Shanghai 200030,Ch ina )A bs tra c t :T he effect w as investigated by m ean s of con tinuou s coo ling to rsi on test (CCT )u sing conven ti on 2al con tro lled ro lling (CCR ),recrystallizaiton con tro lled ro lling (RCR )and dynam ic recrystallizati on con 2tro lled ro lling (DRCR )at 1200～400°C .It is found that the au sten ite grain s are refined by th ree ro lling schedu les ,the refinem en t degree of w h ich is DRCR ,RCR and CCR .A t the sam e coo ling rate ,the bain ite tran sfo r m ati on tem peratu re of defo r m ed speci m en s w ith the th ree schedu les is differen t .T he final struc 2tu re ob tained from the CCR is ferrite and som e little com pounds ,w hereas the bain ite structu re is ob tained by the schedu les of RCR and DRCR w h ich takes the m o rpho logy of p late 2like .T he size and fracti on of bai 2n ite structu re are changed w ith coo ling rate .Ke y w o rds :ro lling schedu les ;ferrite ;bain ite ;u ltralow carbon bain itic steel ;m icro structu re 超低碳贝氏体钢(UL CB )通过控制轧制可获得优良的强度、硬度和可焊性[1].过去许多研究大多集中在等温条件下研究贝氏体的定义、形态、合金元素的作用等[2～6],而没有考虑热变形参数对转变行为和显微结构的影响.事实上,不同的热变形工艺参数产生不同的奥氏体状态;而奥氏体的状态强烈地影响贝氏体的转变及贝氏体的形态.本文利用热扭转模拟实验机在连续冷却的条件下,模拟进行常规轧制工艺(CCR )、再结晶控制轧制(RCR )和动态再结晶控制轧制(DRCR )[7]工艺,并对变形后的显微结构进行分析.1　实验材料及方法实验用钢为UL CB ,其化学成分为:w (C )<0.026%, w (M n )=1.70%w (Si )=0.12%,w (P )<0.006%w (S )<0.003%,w (T i )=0.015%w (N b )=0.059%,w (B )=0.0035%w (A l )=0.037%,w (M o )=0.30%w (N )=0.003%试验合金最终的热轧厚度为10mm (由加拿大国家实验室生产).将来料加工成如图1尺寸的扭转试样.试样在计算机控制的热扭转实验机M T S 上进行,利用辐射加热.热扭转之前试样加热到1200°C 保温15m in ,模拟道次等效变形速率为2s -1.图2是图1　扭转试样示意图F ig .1　Sketch of a to rsi on sample图2　变形工艺示意图F ig .2　P rocessing of the ho t defo r m ati on变形工艺示意图.表1是采用的模拟变形工艺参数.试样变形后,采用不同冷却速度控制冷却.表1　热轧模拟工艺Tab .1　The schedule of rolli ng道次CCR 工艺Εt s Η℃RCR 工艺Εt s Η℃DRCR 工艺Εt s Η℃　10.33011000.31511800.233.7110020.33010700.31511650.2510109630.33010400.31511500.2310108640.33010100.31511350.3012107650.3309800.31511200.3913106460.3309500.31511050.6718105170.3309200.31510900.55100103380.3308900.31510750.413.693390.3308600.31510600.572.5929100.3308300.31510450.421.7926110.3308000.31510300.400.7924120.3307700.31510150.30923130.3307400.3151000140.37100.3159852　结果及分析2.1　热轧模拟图3是CCR 、RCR 和DRCR 工艺下典型的流变应力2应变曲线.图中每道次的流变应力Ρ都达到峰值而后下降,说明每道次的应变量都超过了临界应变量(发生动态再结晶的应变量).在奥氏体变形区间内,用CCR 和RCR 工艺变形,Ρ随道次的增加和道次温度的降低逐渐增加.在轧制时间间隔内,UL CB 钢呈现完全的静态再结晶[7].然而,用DRCR工艺变形,Ρ并不随温度的降低而快速上升,特别是当轧制时间间隔很短时,几乎不随温度的下降而降低.由此表明,UL CB 中产生了动态再结晶,即在应变超过临界应变时,Ρ随应变的增加连续下降,恰好弥补了由于温降引起Ρ的升高.图3　应力2应变曲线F ig .3　T he stress 2strain curves2901 上　海　交　通　大　学　学　报第38卷　图4　3种变形工艺的CCT 曲线F ig .4　CCT curves fo r th ree schedules2.2　连续冷却实验图4是用CCR 、RCR 和DRCR 工艺变形后,分别以0.5、1.5、2.5°C s 冷却速度,在400～800°C 内获得的应力与温度的CCT 曲线.根据CCT 曲线可以确定贝氏体相变温度[8].由图可见,在温度下降时应力连续升高(此时显微结构不发生变化).当贝氏体相变发生时,由于相变前后两相的晶体结构不同,所以应力突然升高,进一步证明了应力的变化与微观结构的变化相对应.由于热变形工艺不同,所以发生贝氏体相变的温度就不同(见表2).由表2可见,在同一种热变形工艺下,冷却速度升高时,贝氏体转变温度向更低的温度方向移动.例如,用DRCR 工艺变形后,冷却速度为1.5°C s 时,贝氏体相变温度为540°C ;当冷却速度提高到2.5°C s ,贝氏体相变温度为480°C .3种变形工艺最大差异在于贝氏体转变温度随冷却速度的增加而变得越来越明显.应指出,在0.5°C s 冷却速度下,CCR 中的转变温度较高,约在765°C ,但它并不是贝氏体的转变温度.进一步说明了CCT 实验的准确性,也说明贝氏体转变是在适当的冷却速度下产生的[9].表2　各种工艺下的转变温度Tab .2　Tran sition te m perature at var ious schedules °C0.5°C s1.5°C s2.5°C s Ε=0600580500RCR 590550490DRCR 580540480CCR7655404702.3　微观结构2.3.1　奥氏体结构　CCR 、RCR 和DRCR 工艺变形后奥氏体微观结构如图5所示.由图5可见,在图5　不同工艺条件下奥氏体晶粒尺寸F ig .5　A ustenite grain size at different schedules3901　第7期周海涛,等:热变形工艺参数对超低碳贝氏体钢转变行为和显微结构的影响Ηnr(再结晶温度)之上变形时,奥氏体发生了再结晶且再结晶晶粒都得到了细化.进一步分析发现,用CCR工艺变形后,再结晶后的奥氏体晶粒被拉长;用RCR工艺变形后,再结晶的奥氏体晶粒呈等轴且粗大;用DRCR工艺变形后,再结晶的奥氏体晶粒呈细小的等轴状.可见,动态再结晶细化了奥氏体晶粒.这主要是因为动态再结晶工艺变形间隔较短,合金元素M o、N b来不及析出.由于CCR工艺变形终了温度较低(可能低于再结晶温度),所以在再结晶温度以下变形晶粒明显的被拉长.2.3.2　铁素体和贝氏体结构(1)CCR工艺变形.当试样用CCR变形之后以不同的冷却速度冷却,显微结构明显不同,如图6所示.在各种冷却速度下,显微结构都是由铁素体构成且等轴.当冷却速度在2.5～30°C s时,显微结构由铁素体和少量的马氏体和残留的奥氏体(M A)构成;当冷却速度进一步增大时,铁素体尺寸变小. (2)RCR工艺变形.图7是RCR变形之后不同冷却速度下的显微结构.它主要由板条贝氏体和少量M A构成.随冷却速度的增加,板条贝氏体变细且板条状体积分数增加,类似于低温马氏体.由此可见,冷却速度低时,合金元素N b、M o和Bo有足够的时间析出;相反,则不能.由于RCR工艺存在累积应变,所以促使了贝氏体的形成.高速冷却和低速冷却的最大差异就是贝氏体尺寸和分数不处于同一水平.此外,变形之后显微结构中奥氏体晶界可见.进一步证实,贝氏体转变产生于晶内且不越过晶界. (3)DRCR工艺变形.图8是用DRCR变形之后的显微结构.由图可见,低速冷却时微观结构主要由铁素体构成.当冷却速度大于1.5°C s,部分板条贝氏体形成;当冷却速度进一步增大,贝氏体的尺寸和分数进一步增大.在贝氏体区,有少量的M A,类似于RCR获得的结构,但原来的奥氏体晶界不可见.图9是DRCR变形后,快速冷却的透射电镜观察结果.可见在板条贝氏体之间没有碳化物析出[10].2.4　讨　论根据温度和应力的关系,采用连续冷却试验可以决定钢的转变行为.依据流动应力的变化,转变温度可以用热模拟的试验方法确定.按照3种变形工艺CCR、RCR和DRCR,它们之间最大差异就是终轧温度和轧制间隔时间不同.因而它们的CCT曲线也就不同.铁素体、奥氏体和贝氏体相比,在高温下图6　CCR工艺不同冷却速度下的显微结构F ig.6　D efo r m ati on w ith CCR schedule at different coo lingrate图7　RCR变形工艺不同冷却速度下的显微结构F ig.7　D efo r m ati on w ith PCR schedule at different coo ling rate4901 上　海　交　通　大　学　学　报第38卷　图8　DRCR 变形工艺不同冷却速度下的显微结构F ig .8　D efo r m ati on w ith DRCR schedule at different coo lingrate图9　DRCR 变形工艺不同冷速下的T E M 形貌F ig .9　T E M mo rpho logies obtained from DRCR at different coo ling rate它们具有低的流变应力.根据流变应力变化和温度之关系,可以确定铁素体、奥氏体和贝氏体所在的温度区间,即可以确定铁素体、贝氏体的转变温度.而贝氏体转变过程是非常复杂的,它大都取决于奥氏体的过冷状态、晶粒大小、合金元素及冷却速度,而这些因素强烈地受到热轧状态的影响.从转变曲线可以看到,在同一冷却速度下,不同的变形工艺,其转变温度是不同的,和压缩实验结果类同[10].用CCR 工艺变形之后,UL CB 钢的转变温度比用RCR和DRCR 变形后的转变温度低.实验结果发现,终轧温度(变形温度)越低,转变温度就越低.从理论上讲,低的贝氏体转变温度能够产生细小的贝氏体结构.然而,冷却速度为2.5°C s 时,CCR 变形工艺产生细小的铁素体;但采用RCR 和DRCR 工艺后,在一定冷却速度下显微结构全部是由贝氏体结构构成,说明在后继的冷却过程中发生了贝氏体转变.因此,不同的变形工艺表现出不同的CCT 曲线.这种现象可能与低的终轧温度和长的时间间隔有关.在较长的时间间隔内,奥氏体中的N b 有足够的时间进行析出,形成N b 碳化物,继而降低了N b 的固溶度,转变的储存能降低[11];而DRCR 工艺,变形间隔较短,奥氏体中的N b 没有足够的时间析出,相对而言,转变的储存能提高,因此,在同一冷却速度下,DRCR 工艺导致贝氏体转变温度向低温方向移动.3　结　论使用热模拟扭转试验机进行模拟热轧过程,且可以确定贝氏体转变温度.对比三种工艺,得到如下结论:(1)超低碳贝氏体钢用CCR 、RCR 和DRCR 进行模拟变形,可细化奥氏体的晶粒尺寸:细化的顺序为DRCR 、RCR 和CCR .(2)奥氏体的转变行为受到CCR 、RCR 和DR 2CR 工艺的影响.当冷却速度为0.5°C s ,转变温度顺序CCR >RCR >DCCR ;当冷却速度为1.5°C s ,转变温度顺序RCR >CCR =DRCR ;当冷却速度为2.5°C s ,转变温度顺序RCR >DRCR >CCR .(3)在实验的冷却速度下,用CCR 工艺获得铁素体;用RCR 和DRCR 工艺获得板条状贝氏体,其尺寸随冷却速度的增大而减小,但体积分数增加.(下转第1100页)5901　第7期周海涛,等:热变形工艺参数对超低碳贝氏体钢转变行为和显微结构的影响图6　设计方法帮助信息F ig .6　D ialog of design m ethod help m essage5　结　语终锻型槽是锻坯模锻时最后成形的型槽,它是锻模上各种型槽中最主要的型槽,其形状复杂,设计比较困难,模具的寿命十分重要.拥有知识是终锻型槽智能设计系统同其他锻模CAD 系统的本质区别,该系统采用面向对象的知识表示方法和基于知识的设计方法将终锻型槽的设计知识和专家的经验集成在系统之中.在具体的设计中,按照知识推理的方法加以应用,提供合适的知识,引导用户进行设计,有利于提高设计的质量,提高企业的竞争力.参考文献:[1]　Cho i J C ,K i m C .A n integrated design and CA PPsystem fo r co ld o r ho t fo rging p roducts [J ].The I n ter -national Journal of AdvancedM anufactur i ng Technol 2ogy ,2000,16(10):720-727.[2]　Sakamo toSouji ,Katayam aT sutao ,Yokogaw aR yuich i ,et al .Constructi on of PC 2based intelligent CAD system fo r co ld fo rging p rocess design 2integra 2ti on of CAD system and developm ent of input m ethod [J ].Journal of M ater i als Processi ng Technology ,2001,119(1-3):58-64.[3]　卢立新,陈显勇,赵建伟.轴对称锻件锻模CAD 系统的开发[J ].锻压技术,1999,(2):58-59.LU L i 2xin ,CH EN X ian 2yong ,ZHAO J ian 2w ei .CAD system of fo rging dies fo r axisymm etric fo rgings [J ].Forg i ng &St am p i ng Technology ,1999,(2):58-59.[4]　K i m D ae 2Young ,Park Jong 2J in .D evelopm ent of anexpert system fo r the p rocess design of axisymm etric ho t steel fo rging [J ].Journal of M ater i als Processi ng Technology ,2000,101(1):223-230.[5]　王仲仁.锻压手册[M ].北京:机械工业出版社,2002.235-347. (上接第1095页)参考文献:[1]　M cEvily A J ,D avies R G ,M agee C L ,et al .L owcarbon bainite steel [A ].Cli m ax M olyddenu m Co m -pany Sy m p [C ].A nn A rbo r ,M I ,1967.179-185.[2]　P ickering F B .Effect of M o on transiti on behavi o r inultralow carbon steel [A ].Cli m ax M olyddenu mCo m pany Sy m p [C ].A nn A rbo r ,M I ,1967.109-115.[3]　Yasuya O .Bainitic transfo r m ati on in extrem ely lowcarbon steels [J ].The I ron and Steel I n stitute ofJapan ,1995,35:962-968.[4]　K rauss G ,T homp son S W .Ferritic m icro structuresin continuously coo led low 2and U ltralow 2carbon steels [J ].The I ron and Steel I n stitute of Japan ,1995,35:937-945.[5]　Jung Y C ,U eno H ,O h tsubo H ,et al .Effects ofs m all amounts of B ,N b and T i additi ons on nucle 2ati on and grow th p rocesses of inter m ediate transfo r 2m ati on p roducts in low carbon 3%M n steels [J ].The I ron and Steel I n stitute of Japan ,1995,35:1001-1005.[6]　Fuji w ara K ,O kaguch i S ,O h tani H .Effect of ho tdefo r m ati on on bainite structure in low carbon steels [J ].The I ron and Steel I n stitute of Japan ,1995,35:1006-1012.[7]　Jonas J J .D ynam ic recrystallizati on 2science curi o sityo r industrial too l [J ].M ater i als Sc ience and Eng i 2neer i ng ,1994,184A :155-170.[8]　Bai D Q ,Yue S ,M accagno T M ,et al .Effect of de 2fo r m ati on and coo ling rate on the m icro structures of low carbon N b 2B steels [J ].The I ron and Steel I n sti -tute of Japan ,1998,38:371-379.[9]　R eed 2H ill R E ,A bbasch ian R .Physical m etallurgyp rinci p le [M ].3rd ed .Bo ston :P W S 2KEN T Publish 2ing Company ,1992.612-615.[10]　Jahazi M ,Jonas J J .T he non 2equilibrium segrega 2ti on of bo ron on o riginal and moving austenite grain boundaries [J ].M ater i als Sc ience and Eng i neer i ng ,2002,335A :49-61.011 上　海　交　通　大　学　学　报第37卷　。

《无碳化物贝氏体钢的显微组织、力学性能和疲劳裂纹扩展行为》篇一无碳化物贝氏体钢的显微组织、力学性能与疲劳裂纹扩展行为研究一、引言在材料科学与工程领域，无碳化物贝氏体钢以其卓越的机械性能和优异的抗腐蚀性能受到了广泛的关注。

本篇论文主要对无碳化物贝氏体钢的显微组织、力学性能及疲劳裂纹扩展行为进行详细研究，旨在为该类钢的进一步应用提供理论依据。

二、无碳化物贝氏体钢的显微组织2.1 显微组织概述无碳化物贝氏体钢的显微组织主要由贝氏体相、铁素体相以及可能存在的其他微结构组成。

这些微结构对钢的力学性能和抗疲劳性能有着重要影响。

2.2 贝氏体相贝氏体相是无碳化物贝氏体钢的主要组成部分，其形态和分布对钢的力学性能至关重要。

通过透射电子显微镜（TEM）观察，发现贝氏体相呈现板条状或片状，内部结构紧密且排列有序。

2.3 铁素体相铁素体相是另一种重要的显微组织成分，它通常以较大的晶粒形式存在，与贝氏体相相互交织，共同构成了钢的微观结构。

铁素体相的形态和分布对钢的韧性、强度等力学性能有着重要影响。

三、无碳化物贝氏体钢的力学性能3.1 强度与硬度无碳化物贝氏体钢具有较高的屈服强度和抗拉强度。

通过拉伸试验发现，其强度主要来源于其紧密排列的贝氏体相和铁素体相的共同作用。

此外，该类钢还具有较高的硬度，使其在承受重载时不易发生变形。

3.2 韧性除了强度外，韧性也是衡量无碳化物贝氏体钢性能的重要指标。

通过冲击试验发现，该类钢具有良好的韧性，能够抵抗裂纹的扩展，表现出优异的抗冲击性能。

四、疲劳裂纹扩展行为4.1 裂纹扩展速率在疲劳试验中，无碳化物贝氏体钢表现出了较低的裂纹扩展速率。

这主要得益于其紧密排列的显微组织，能够有效阻碍裂纹的扩展。

此外，钢中的杂质和缺陷也会对裂纹扩展速率产生影响。

4.2 裂纹扩展机制通过高倍显微镜观察发现，无碳化物贝氏体钢的疲劳裂纹扩展机制主要为穿晶扩展和沿晶扩展。

在扩展过程中，裂纹会遇到贝氏体相和铁素体相的阻碍，导致其扩展速度减慢。

Electric Welding Machine·37·Electric Welding Machine本文参考文献引用格式：徐春华，谢淑贤，王海瑞，等. 焊接热输入对超低碳贝氏体钢热影响区CGHAZ 组织性能影响[J]. 电焊机，2021，51（2）：37-40，51.焊接热输入对超低碳贝氏体钢热影响区CGHAZ 组织性能影响0 前言 超低碳贝氏体钢具有高强度、良好的冲击韧性和焊接性[1]，能够满足较恶劣环境下焊接性的要求等特点，目前被国际上誉为21世纪环保绿色钢种，是21世纪最有前景的钢种之一。

它广泛地应用于油气管线、重型机械、铁路运输等方面。

由于我国经济发展不均衡，资源分布不平均的特殊的人文和地理因素，使得铁路运输的优势非常突出。

但是铁路的运营条件较为恶劣，像运输物资的铁路货车需要常年在较为恶劣的环境下运行，要求铁路货车车辆钢结构具有良好的承载力和耐腐蚀性能，要求钢轨材料具有较高的综合性能，其中高性能、低成本的超低碳贝氏体钢在铁路运输行业得到了广泛的应用和推广[2]。

20世纪60年代人们开始研究超低碳贝氏体钢，80年代后得到应用和发展，先是应用于高压管线，收稿日期：2020-11-30基金项目：山东省自然科学基金（ZR2016JL017）通讯作者：徐春华（1983—），男，硕士，主要从事钢结构焊接与工艺结构设计的研究。

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然后逐步应用于大型机械构件、船舶和海洋设施等。

21世纪以后，美国和日本等国家对超低碳贝氏体钢的研究更为重视，研发出抗拉强度达590 MPa 的桥梁和建筑用的特厚超低碳贝氏体钢[3]，加拿大研制了一种铁路辙叉心轨用超低碳贝氏体钢。

目前，我国对高强度超低碳贝氏体钢的研究已经进入成熟阶段，其中400~700 MPa 级钢已经能够批量生产，并应用于大型结构设施。

这类钢含碳量极低，以低碳贝氏体为基体，高强度韧性的合金钢[4-5]通过固溶强化、细晶强化、位错及组织强化等方式强化，具有良好的焊接工艺性和抗氢致裂纹的能力[6-7]，在保证良好韧性的同时又能保证较高的强度，能够满足恶劣条件下钢材的焊接性，焊前无需预热，无需热处理[8]。