Q_P钢残余奥氏体定量分析及分布规律研究
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钢中残余奥氏体含量的精确测定和计算钢是重要的工业原料,其变形性能和特性决定了其应用的范围和质量。
残余奥氏体(R.T)是控制钢材性能的关键因素,它也是钢中残余最重要的组成部分。
应用控制和稳定残余奥氏体含量对于钢材的加工质量和性能至关重要。
因此,准确测定和计算残余奥氏体含量变得越来越重要。
残余奥氏体含量的测定方法主要有三种:金相显微技术,X射线衍射技术和组织分析技术。
金相分析法是常用的测量残余奥氏体含量的方法,它直接检测残余奥氏体的形状,大小和比例,从而获得当前样品中残余奥氏体含量的精确值。
X射线衍射技术可以采用确定样品中残余奥氏体数量的衍射峰,从而估算残余奥氏体的峰面积和数量,从而得到钢材的残余奥氏体含量。
组织分析技术利用样品的光学显微镜照片,对钢材中残余奥氏体的数量进行统计,得出样品的残余奥氏体含量。
在具体的应用中,上述三种测量残余奥氏体含量的方法有自身的优势和局限性:金相显微技术被广泛应用于各种金属组织的研究,其结果准确可靠;X射线衍射技术对残余奥氏体的分析可以精确到残余奥氏体的大小和比例;组织分析技术简化了操作步骤,结果权威可靠。
不仅要精确地测定残余奥氏体含量,还要根据有关实施钢材加工的规范,准确地利用计算方法计算残余奥氏体含量,这是钢材加工过程中必不可少的步骤。
残余奥氏体含量的计算可以采用混合热处理(M.T)模型,根据获得的实验数据,应用矩阵法计算残余奥氏体含量,此方法简单地使用表面积和比例来估算混合热处理过程中残余奥氏体的形成量,计算结果准确可靠。
此外,也可以采用双层模型,两个表面的混合热处理来计算残余奥氏体的形成量,此方法可以综合考虑各种因素,简单可行,计算结果更准确。
最后,可以采用信息差异模型,根据不同温度区域内残余奥氏体的变化过程,以及表面积和比例的变化情况,计算残余奥氏体的数量,从而得出准确的残余奥氏体含量。
总之,测定和计算残余奥氏体含量是控制钢材性能的关键因素,上述三种测定残余奥氏体含量的方法和三种计算残余奥氏体含量的方法都有其独特的优势,为确保钢材性能和质量提供了有效的支持。
作者: 刘冰;朱万军;曹艺
作者机构: 辽宁科技学院辽宁省本溪低品位非伴生铁矿优化应用重点实验室,辽宁本溪117000
出版物刊名: 科技创新与应用
页码: 53-54页
年卷期: 2018年 第3期
主题词: 缓冷温度 泮火配分 组织
摘要:泮火配分热处理工艺处理的钢具有高强度和优良的塑性,通过对缓冷段温度、快冷冷却速度、泮火温度、配分温度和时间 的控制,引入铁素体组织,获得适量的马氏体和残余奥氏体,保证钢种的强度和塑性.在完全奥氏体化后采用两步泮火配分工艺,泮火 温度 300益, 配分温度360益, 配分时间 120s, 得到残余奥氏体量为5.6%, 钢的抗拉强度为1090MPa, 伸长率为 17%.。
残余奥氏体方法标准残余奥氏体是指在钢铁材料中残余的奥氏体组织,它的存在会对材料的性能产生一定的影响。
因此,对残余奥氏体的检测和评定是非常重要的。
为了保证材料的质量和性能,制定了残余奥氏体方法标准,下面将对该标准进行详细介绍。
首先,残余奥氏体的检测方法主要包括金相显微镜法、化学腐蚀法和X射线衍射法。
金相显微镜法是通过对样品进行金相制样,然后在金相显微镜下观察和分析残余奥氏体的形貌和分布情况。
化学腐蚀法是利用酸性腐蚀剂对样品进行腐蚀,然后观察残余奥氏体的显微组织。
X射线衍射法则是利用X射线对样品进行照射,通过分析衍射图谱来确定残余奥氏体的含量和分布情况。
这些方法各有优劣,可以根据具体情况选择合适的方法进行检测。
其次,残余奥氏体的评定标准主要包括残余奥氏体的含量和形貌。
对于含量的评定,一般采用显微观察和计数的方法,通过统计残余奥氏体的数量来确定其含量。
而对于形貌的评定,则是通过金相显微镜或扫描电镜等设备来观察残余奥氏体的形貌特征,如大小、形状、分布等。
评定标准一般会根据材料的使用要求和性能指标来确定,不同的材料可能会有不同的评定标准。
最后,残余奥氏体的控制方法主要包括热处理和化学成分控制。
通过合理的热处理工艺,可以有效地控制残余奥氏体的含量和形貌。
而通过调整材料的化学成分,如合金元素的添加和控制,也可以对残余奥氏体进行有效的控制。
在生产过程中,可以根据具体的要求和条件来选择合适的控制方法,以确保材料的质量和性能。
综上所述,残余奥氏体方法标准对于材料的质量控制和性能评定具有重要意义。
通过科学的检测方法、严格的评定标准和有效的控制方法,可以保证材料的残余奥氏体处于合理的范围内,从而保证材料的质量和性能达到要求。
希望本文对残余奥氏体方法标准有所帮助,谢谢阅读。
残余奥氏体和微合金元素对冷轧高强 汽车钢性能的影响刘仁东 王 旭 郭金宇 徐荣杰 王科强 (鞍钢集团钢铁研究院,辽宁鞍山 114009)摘 要:综述了残余奥氏体和微合金元素(V、Nb)对 TRIP 钢、TWIP 钢、及Q&P 钢等冷轧高强汽车钢性能的影响。
介绍了高强汽车钢获得残余奥氏体的成分 体系和连续退火工艺,阐述了残余奥氏体含量、形貌及其稳定性对高强汽车钢性 能的影响。
介绍了微合金元素(V、Nb)对冷轧高强汽车钢强度、成形性、延迟 断裂等个性化性能的影响。
关键词:残余奥氏体,微合金元素,TRIP 钢,TWIP 钢,Q&P 钢,强塑积,成形 性,延迟断裂1前言近年来,实现汽车轻量化和提高安全性成为汽车工业的主要发展趋势。
而采用高强汽车用钢是满足汽车发展需求的重要技术措施。
目前研究开发的冷轧高强 汽车用钢主要为以 DP、TRIP 等钢种为代表的第一代汽车用钢,以 TWIP 钢为代表 的第二代汽车用钢,以 Q&P 钢和中锰钢为代表的第三代汽车用钢[1,2]。
通常,这 些钢种中均部分或全部含有残余奥氏体。
残余奥氏体对高强汽车钢强度、塑性、 成形性等综合性能有着重要影响。
奥氏体含量不同,高强钢的强塑积不同。
奥氏 体的数量、 形态、 稳定性是通过合理的成分体系设计和连续退火工艺优化获得的。
高强汽车用钢除满足强度、塑性等常规性能指标外,还要不断满足汽车用户 实际应用过程中的个性化要求,如强度大于 980MPa 级的超高强度 TRIP 钢,抗延 迟断裂的 TWIP 钢,高屈服强度的 TWIP980 钢,高扩孔性的 Q&P 钢等。
微合金元 素在提高高强汽车钢的个性化性能方面的作用越来越突出。
为此,将主要介绍残 余奥氏体和微合金元素对冷轧高强汽车用钢性能的影响。
22.1冷轧高强汽车钢获得残余奥氏体的成分体系和连续退火工艺第一代冷轧 TRIP 钢的成分体系和连续退火工艺17TRIP 钢主要是利用残余奥氏体的相变诱发塑性产生 TRIP 效应来提高钢的强 塑性,为保证一定含量和稳定的奥氏体存在,常用的合金体系有 0.20%C-1.5%Si-1.5%Mn 系列、0.20%C-0.30%Si-1.8%Mn-1.2%Al(低硅)系列、 0.20%C-0.30%Si-1.8%Mn-0.06%P(低硅)系列[3]。
Q&P 钢残余奥氏体定量分析及分布规律研究赵松山1,唐荻1,赵才1,2,江海涛1,李辉1(1.北京科技大学高效轧制国家工程研究中心,北京100083;2.太原科技大学材料科学与工程学院,山西太原030024)摘 要:在Gleeble 3800热模拟机上进行低碳S-i M n 系Q&P 钢的热处理模拟,采用X 射线衍射仪和透射电子显微镜研究了热处理后试样中残余奥氏体的量及其分布规律。
XRD 研究表明:Q &P 钢中残余奥氏体的存在提高了钢的塑性;Q &P 工艺中较高的配分温度和较长的配分时间可以得到较多的残余奥氏体。
透射电镜观察表明Q &P 钢中残余奥氏体形态有马氏体板条间条状奥氏体和晶界处块状奥氏体两种。
关键词:Q&P;配分温度;板条马氏体;残余奥氏体中图分类号:T G14.24 文献标识码:A 文章编号:1001-1447(2007)06-0014-04Stud y on the q uantity and distribution regularities of retained austenite in Q&P SteelZH AO So ng -shan 1,TANG Di 1,ZH AO Cai 1,2,JIAN G H a-i tao 1,Li H ui1(1.National Engineering Research Center for Advanced Rolling Technology ,University of Sc-i ence and Technology Beijing,Beijing 100083,China;2.College of Material Scienre and Eng-i neeing Taiyuan University of Science and Technology ,Taiyuan 030024,China)Abstract:The heat treatment o f Q&P steel,w hich is low carbon w ith silico n and m an -ganese additio n,w as ex perimentally investigated on the therm o -m echanical sim ulator (Gleeble 3800).T he XRD and TEM w ere used to study the quantity and distributio n regularities o f retained austenite on samples after heat treatm ent.T he XRD research r e -sults show that the existence o f the retained austenite in the Q&P steel increase the plasticity o f the steel,hig her par titioning temper ature and lo ng er partitioning time can obtain m ore retained austenite in the pr ocess.The investigatio n using T EM show s that retained austenite ex isted in tw o different positio ns w ith separately mor pholog y in the Q&P steel,o ne w as lath type austenite in the lath m ar tensite,and the other w as mas -sive austenite in the grain boundar y.Key w ords:Q &P;partitio ning temperature;lath m ar tensite;retained austenite作者简介:赵松山(1983-),男,山西人,硕士研究生,主要从事新钢种的开发和研究工作.1 Q&P 工艺简介由于汽车节能、环保和安全性的要求不断提高,汽车必须在保证安全的前提下,依靠减少自身重量来降低油耗、减少排放。
Q&P 钢残余奥氏体定量分析及分布规律研究赵松山1,唐荻1,赵才1,2,江海涛1,李辉1(1.北京科技大学高效轧制国家工程研究中心,北京100083;2.太原科技大学材料科学与工程学院,山西太原030024)摘 要:在Gleeble 3800热模拟机上进行低碳S-i M n 系Q&P 钢的热处理模拟,采用X 射线衍射仪和透射电子显微镜研究了热处理后试样中残余奥氏体的量及其分布规律。
XRD 研究表明:Q &P 钢中残余奥氏体的存在提高了钢的塑性;Q &P 工艺中较高的配分温度和较长的配分时间可以得到较多的残余奥氏体。
透射电镜观察表明Q &P 钢中残余奥氏体形态有马氏体板条间条状奥氏体和晶界处块状奥氏体两种。
关键词:Q&P;配分温度;板条马氏体;残余奥氏体中图分类号:T G14.24 文献标识码:A 文章编号:1001-1447(2007)06-0014-04Stud y on the q uantity and distribution regularities of retained austenite in Q&P SteelZH AO So ng -shan 1,TANG Di 1,ZH AO Cai 1,2,JIAN G H a-i tao 1,Li H ui1(1.National Engineering Research Center for Advanced Rolling Technology ,University of Sc-i ence and Technology Beijing,Beijing 100083,China;2.College of Material Scienre and Eng-i neeing Taiyuan University of Science and Technology ,Taiyuan 030024,China)Abstract:The heat treatment o f Q&P steel,w hich is low carbon w ith silico n and m an -ganese additio n,w as ex perimentally investigated on the therm o -m echanical sim ulator (Gleeble 3800).T he XRD and TEM w ere used to study the quantity and distributio n regularities o f retained austenite on samples after heat treatm ent.T he XRD research r e -sults show that the existence o f the retained austenite in the Q&P steel increase the plasticity o f the steel,hig her par titioning temper ature and lo ng er partitioning time can obtain m ore retained austenite in the pr ocess.The investigatio n using T EM show s that retained austenite ex isted in tw o different positio ns w ith separately mor pholog y in the Q&P steel,o ne w as lath type austenite in the lath m ar tensite,and the other w as mas -sive austenite in the grain boundar y.Key w ords:Q &P;partitio ning temperature;lath m ar tensite;retained austenite作者简介:赵松山(1983-),男,山西人,硕士研究生,主要从事新钢种的开发和研究工作.1 Q&P 工艺简介由于汽车节能、环保和安全性的要求不断提高,汽车必须在保证安全的前提下,依靠减少自身重量来降低油耗、减少排放。
资料表明,汽车自身质量每减小10%,可节省燃油3%~7%[1]。
为此国内外钢铁厂联合进行了ULSAB 和ULSAB -AVC 等以降低车重为研究目标的研究计划,这些研究计划设计的概念车所用钢主要是高强钢和超高强度钢。
目前已开发出的高强度钢和超高强度钢有低合金钢、双相钢、T RIP 钢、T WIP 钢和马氏体钢等[2]。
Q&P(quenching and partitioning )[3~5]钢是一种新型的具有TRIP 效应的配分马氏体钢,在不加入合金元素的前提下,钢的强度最高可以达到1400M Pa,而对应塑性有15%。
Q&P 钢在强度大幅度提高的同时,仍然保持了很高的塑性。
因此,采用Q&P 钢作为汽车的车身用钢和结构14 2007年 12月 第35卷第6期钢铁研究Research on Iron &SteelDec.2007V ol.35 No.6用钢,可以大大减轻车体重量,增强车体抵抗撞击能力,减小车身钢板的变形程度,提高汽车运行的安全性,特别适合新一代汽车使用。
Q&P 工艺热处理曲线如图1所示,基体首先在奥氏体化区(A T )等温保温一段时间后快速冷却到M s 和M f 间的淬火温度(QT )点并保温,产生适量的马氏体,随后升温到配分温度(P T )点并恒温一段时间,确保残余奥氏体富碳过程完成,最终冷却到室温。
在Q&P 工艺热处理过程中,有效地抑制碳化物析出是该工艺控制的关键,因为任何碳化物的析出都会消耗钢中有限的碳,从而减少了可扩散到奥氏体中的碳,并最终影响残余奥氏体的量。
Q&P 钢是利用钢中的残余奥氏体来提高塑性及其工艺性能的,本文重点研究了Q&P 钢中残余奥氏体的量及其分布规律。
图1 Q &P 工艺原理图注:AT 、QT 、PT 分别表示奥氏体化温度、淬火温度和配分温度2 实验方法试验用Q&P 钢以碳、硅、锰为主加元素,含少量其他元素,钢的成分如表1所示。
经真空感应炉冶炼,浇注成钢锭,热锻成20mm 厚的板坯;然后经过热轧、冷轧得到最终厚度为1~ 1.5mm 钢板。
首先用膨胀法formaster 测定其A c3温度为880 ,M s 温度为390 。
然后在GLEEBLE3800上采用3段的Q&P 热处理工艺,试样首先经过910 奥氏体化后快淬至240 并保温50s,随后分别在350、450 各保温60、120和300s 进行配分处理,最后淬火至室温。
具体热处理工艺曲线如图1所示。
表1 试验用钢的化学成分(w B )%C Si M n S P Al 0.171.411.480.00570.0160.25为了研究热处理后试样中残余奥氏体,进行X 射线衍射实验,所用的仪器为日本理学公司DM AX -RB 12kW 旋转阳极X 射线衍射仪,实验参数为:铜靶、电压40kV 、电流150m A 、步宽为0.02度。
精确测定试样中残余奥氏体量,为了避免织构的影响,选择奥氏体(200)、(220)、(311)3条衍射线和马氏体(200)、(211)2条衍射线,共5条衍射线进行步进扫描,精确测定对应的衍射角2 和积分强度I 。
残余奥氏体量的计算采用了直接比较法[6~7],为减小织构的影响,计算时将所测量的5条衍射线进行排列组合,共6对,分别计算对应的残余奥氏体量,最后取其算数平均值,此值为最终残余奥氏体量。
马氏体和奥氏体点阵参数采用亨利最小二乘法计算。
为了研究钢中残余奥氏体,使用TEM 电镜进行精细组织观察。
将热处理后的试样经电火花切割成厚度0.5m m 的试样,随后机械减薄至0.05m m,然后进行双喷处理,双喷溶液为5%的高氯酸+95%的无水乙醇(体积的分数),双喷时的电压为40~50V,电流为20~25m A,同时保持温度在-20 。
所制试样采用T EM -2000FX 型电镜进行观察。
实验中主要通过明场像、暗场像和电子衍射来确定残余奥氏体的分布情况。
3 实验结果及讨论3.1 残余奥氏体的定量分析典型的X 射线衍射谱及其标定如图2所示,在40 和100 之间属于奥氏体的4个衍射线都明显的出现,表明钢中存在一定比例的残余奥氏体。
图3为试样拉伸后的X 射线衍射谱,可以看出还有很小的奥氏体峰出现,但是与图2比较奥氏体峰的相对衍射强度大幅度降低,表明在拉伸过程中,大部分残余奥氏体转变为马氏体。
这部分奥氏体不仅提高了钢的塑性,同时也提高了钢的强度。
图2 典型的X 射线衍射谱及其标定15 第6期赵松山,等:Q&P 钢残余奥氏体定量分析及分布规律研究图3 试样拉伸后的X 射线衍射谱测定了不同配分温度下残余奥氏体量与配分时间的关系,结果如图4所示。
从图中可以看出随着配分时间的增长,残余奥氏体量逐渐增多,而在配分时间相同时,450 时残余奥氏体量比350 时残余奥氏体量多出4%。
上述实验结果表明,当温度为450 ,时间300s 时可以得到较多的残余奥氏体。
残余奥氏体量与配分温度和时间有直接的关系,这就证明较高的配分温度和较长的配分时间对碳的扩散是有利的。
3.2 透射电子显微镜观察残余奥氏体图5、图6为观察到的Q&P钢的透射电镜观图4 残余奥氏体量与配分温度的关系察结果。
图5(a)、6(a)为明场像,图5(b)、6(b)是相应图5(a)、6(a)的奥氏体暗场像,图5(c)、6(c)是相应图中奥氏体的衍射斑点及其标定。
从暗场像图5b 中可以清晰的看到白色亮条状的残余奥氏体,残余奥氏体以板条状平行分布在马氏体基体之间;而从暗场像图6(b)中可以看到块状的残16 钢铁研究第35卷余奥氏体在晶界处出现。
可以总结出Q&P钢中残余奥氏体以两种形态出现,一种是在马氏体条间以条状形态出现,一种是在晶界处以块状的奥氏体存在。
4 结 论(1)X射线衍射结果表明Q&P钢中存在一定比例的残余奥氏体,且奥氏体在变形过程中部分转变为马氏体,从而提高了钢的塑性。
(2)在Q&P工艺中,较高的配分温度和较长的配分时间对碳的扩散是有利的,温度在450 ,时间在300s时可以得到较多的残余奥氏体。