低碳锰钢强韧化机制的研究
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ture as well as solution strengthening.
Key words: low carbon m anganese steel; bainite; mechanical p roperties; strengthening mechanism
低碳锰钢的综合力学性能取决于铁素体晶粒大 同组织形态钢材的力学性能 ,定量分析了固溶强化 、细
表 2 试验钢的力学性能及微观参量数据 Table 2 M echan ica l properties and m icro2param eters of the tested steels
样号
σ s
/M
Pa
σ b
/M
Pa
δ 5
(
%
)
σ s
/σb
组织组成
d /μm
P或 B 的体积分数 ( % ) 常温冲击韧度 /J·cm - 2
(1. School of M aterials and M etallurgy, Northeastern University, Shenyang L iaoning 110004, China;
2. The State Key Lab. of Rolling and Automation, Northeastern University, Shenyang L iaoning 110004, China;
用 INSTRON4206电子拉伸试验机测定试验钢的强塑
性指标 。从钢板上纵向截取夏比 V 型缺口冲击试样 ,
依终轧厚度的不同试样尺寸为 (5 mm , 3 mm ) ×10 mm
×55 mm。冲击性能检验根据 GB / T 229—1994《金属
夏比缺口冲击试验方法 》在 JBW 2500屏显冲击试验机 上进行 。钢板的力学性能取 3个试样的平均值 。试样 经研磨 、抛光后用 4%硝酸酒精试剂腐蚀 ,在 LE ICA Q550 IW 金相显微镜下进行金相组织观察 ,用 LE ICA Q550 IW 配带的分析软件测量铁素体晶粒的平均直径 以及铁素体的体积百分数 。在同状态的金相试样上切 取 012 mm 薄片 ,经磨制后在 - 25℃下进行双喷电解 抛光制备透射电镜试样 ,用 EM 2400T透射电镜进行微 观结构的观察和分析 。
out on low carbon manganese steels. OM and TEM observations indicated that the good combination of strength and toughness could be gained for the steel w ith dup lex m icrostructures of ferrite and bainite evenly distributed in the m icro2
structure. The most contribution of bainite strengthening to the yield strength was about 30%. Fine bainite ferrite lath and the existence of sub2grain decreased the brittle transition temperature of the tested steel. Fine grain strengthening and bainite strengthening is the p rimary strengthening mechanism for the low carbon manganese steel w ith dup lex m icrostruc2
在配有冷却装置的 <450 mm 轧机上对试验钢进 行控轧控冷试验 。坯料的加热制度为 1200 ℃保温 2 h。为了获得不同的晶粒尺寸和组织组成 ,选取两种压
下制度 ,终轧厚度分别为 615 mm 和 410 mm。由于试
作者简介 :李 龙 ( 1977. 04—) ,男 ,内蒙古化德人 ,博士研究 生 ,主要从事钢铁材料组织性能控制方面的工作 ,发表论文 10 余篇 。 E2mail: longli2002@mail. edu. cn 联系人 :丁 桦 ,联系 电话 : 024283687746, 13898876262 基金项目 :国家自然科学基金 (No. 50271015)和上海宝钢集团 公司联合资助 收稿日期 : 2007204226
本文以不同锰含量的 4 种低碳锰钢为对象 ,通过 控制变形参数和冷却条件获得具有不同晶粒尺寸的铁 素体和不同含量的珠光体或贝氏体组织 ,通过测定不
1 试验材料及方法
试验材料为宝山钢铁公司提供的低碳锰钢 。其化
学成分 (质量分数 , % )为 : 0109～011C、0116～0120Si、 0175～1149M n、01005S、01008P、010016N。经真空感 应熔炼获得铸锭 ,锻造成 H ×B ×L = 50 mm ×100 mm ×120 mm 的热轧试验坯料 。
构建组织 2性能关系模型时 ,考虑了珠光体或贝氏体体
积分数 ,关系式描述为 :
i
j
σ s
=σ0
+ ∑ki ci
+ ∑kj fj
+ Kd - 1 /2
(2)
0
0
16
《金属热处理 》2007年第 32卷第 11期
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
3. Technology Center, B aoshan Iron & Steel Group Co. , Shanghai 201900, China)
Abstract: Controlled rolling and controlled cooling experiments under various technology param eters have been carried
低碳锰钢强韧化机制的研究
李 龙 1 ,唐正友 1 ,丁 桦 1, 2 ,杜林秀 2 ,宋红梅 3 ,张丕军 3 (1. 东北大学 材料与冶金学院 ,辽宁 沈阳 110004; 2. 东北大学 轧制技术及连轧自动化国家重点实验室 ,
辽宁 沈阳 110004; 3. 宝钢集团公司 技术中心 ,上海 201900) 摘要 :在实验室对低碳锰钢进行了控轧控冷试验 。利用光学显微镜和透射电子显微镜等测试手段 ,对试验结果进 行了研究 。结果表明 ,具有铁素体和贝氏体复相组织的低碳锰钢具有较高的强度和良好的韧性 。贝氏体相变强 化对低碳锰钢屈服强度的贡献可达 30% ,贝氏体铁素体板条的细化和铁素体亚晶的存在可以降低碳锰钢的脆性 转变温度 。具有铁素体和贝氏体复相组织的低碳锰钢除了固溶强化之外 ,主要强化机制为细晶强化和贝氏体相 变强化 。 关键词 :低碳锰钢 ;贝氏体 ;力学性能 ;强化机制 中图分类号 : TG14211 文献标识码 : A 文章编号 : 025426051( 2007) 1120015204
Fig11 OM images of the tested steels ( a) samp le 121 ( b) samp le 322 ( c) samp le 422
3 强韧化机制分析
低碳锰钢的力学性能指标是显微组织参量的函 数 。对于普通碳锰钢 ,可以忽略析出强化 [ 3 ] ; 在热轧 状态下 ,可以不考虑织构强化 [ 4 ] 。在本试验条件下 , 根据化学成分 、组织组成和晶粒尺寸等的分析可知 ,试 验钢的强化机制主要是固溶强化 、细晶强化和珠光体 或贝氏体相变强化 。有研究者认为 [ 5 ] ,当钢中的碳含 量低于 0110%时 ,在构造低碳钢屈服强度和显微组织 的关系式时 ,可不考虑珠光体含量的影响 ,珠光体量影
800
35
420 ～430
4
800
20
550～570 615
820
30
500 ～520
4
800
20
550～570 615
800
60
400 ±10
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800
3715 550～560 615
根据国家标准 GB / T 228—2002《金属材料 室温
拉伸试验方法 》从轧后的钢板上截取板状拉伸试样 ,
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表 1 低碳锰钢的控轧控冷工艺参数 Table 1 Con trolled rolling and con trolled cooling
小 、组织组成以及显微组织的分布状态 。贝氏体比相 晶强化 、珠光体强化以及贝氏体强化对低碳锰钢强韧
同碳含量的珠光体钢具有更高的强度 ,用贝氏体代替 性的贡献 。
铁素体 2珠光体钢中的珠光体将会显著提高钢的强度 , 而一定体积分数的铁素体作为韧性相可以提高塑韧 性 [ 122 ] 。而贝氏体的体积分数及其形态可以通过调整 工艺参数进行控制 。研究贝氏体在低碳锰钢强韧化中 所起的作用 ,对钢材最佳组织和综合性能的获得具有 重要的意义 。
1 21
34218
45712
35
0175
F+P
812
1 22
351
45611
3615
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F+P
618
2 21
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0174
F +B
815
2 22
38719
