TSCR工艺生产IF钢相变及组织演变规律

第 ３ 卷 ６
Ｖｏ ＿ ６ ｌ３
第５ 期
Ｎｏ ．５
金
属
２１ 年 ｌ 月 ００ ０
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中碳 钢 丝 形变 组 织 演 变 及 其 形成 机 制
王利 明 ， 杨 恒 ， 吴建峰 ， 孟 庆辉 ， 刘礼 华
（ 江苏法尔胜泓舁集团有限公 司 ， 江苏 江阴 ２４ ３ ） １４３
摘
要
为研究高强度 中碳钢丝的生产工艺并 探讨变形 组织演 变及其 形成机 制 ， ４ 以 ５钢直 径 ６ ５ｍ ． ｍ盘 条为原
料， 计算经不同道 次拉拔钢丝 的真应变 ， 采用扫描 电镜进 行金相组 织分析及 背散射 电子衍 射 （ Ｂ Ｄ） 向分析 ， ＥＳ 取 用 定量金相法计算铁素体 、 珠光体体积分数及其真应变 。结果表 明 ， 中碳钢丝拉拔 过程 中， 随应变 的不断增大 ， 铁素 体、 珠光体并 不是 同步变形 ， 先共析铁素体变形大于珠光 体 ， 横截 面上先共 析铁素体所 占的 比例 在不断减小 ， 导致
（ ａ ｇｕＦ ｓ ｎＨ ｐｓｎＧｏｐ Ｃ． Ｌｄ ， ｉｎｙｎ２４ ３ ，Ｃ ｉａ ｌ ｆ ｎ ｓ ａｔ ｏｅ ｒｕ ｏ ， ｔ． Ｊ ｇｉ １４ ３ ｈｎ ） ｅ ｕ ａ
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《低碳富硅合金钢温轧奥氏体等温转变组织与力学性能》篇一一、引言随着环保理念的深入人心和材料科学技术的不断发展，低碳富硅合金钢因其优异的性能和环保特性，在工业领域得到了广泛应用。

本文将重点探讨低碳富硅合金钢在温轧过程中奥氏体等温转变的组织演变及其对力学性能的影响。

二、低碳富硅合金钢的成分与温轧工艺低碳富硅合金钢，顾名思义，是以低碳（C含量较低）为基础，通过添加硅（Si）和其他合金元素（如Mn、Cr等）得到的复合材料。

其优良的强度、塑性及耐腐蚀性使得这种合金钢成为工业领域中理想的材料。

在生产过程中，温轧是一种常见的工艺，通过该工艺能够改变合金的组织结构，从而提高其力学性能。

三、奥氏体等温转变的组织演变在温轧过程中，低碳富硅合金钢经历了一系列复杂的相变过程。

其中，奥氏体等温转变是关键的一步。

奥氏体是钢在高温下的一种组织形态，具有面心立方结构。

当温度降低到一定范围时，奥氏体会发生等温转变，形成其他组织形态。

这些转变包括奥氏体向铁素体、贝氏体或马氏体的转变。

在转变过程中，由于合金元素和温轧工艺的影响，组织形态会发生明显变化，从而影响材料的力学性能。

四、组织转变对力学性能的影响组织结构的转变对低碳富硅合金钢的力学性能具有显著影响。

首先，在温轧过程中形成的奥氏体等温转变组织具有较高的强度和塑性。

其次，随着相变的发生，材料的硬度、韧性及耐疲劳性等力学性能也得到提高。

此外，合金元素的添加也对组织转变和力学性能有重要影响。

例如，硅元素能提高材料的淬透性和耐腐蚀性。

综合来看，适当的温轧工艺和合理的合金成分搭配可以显著提高低碳富硅合金钢的力学性能。

五、实验研究及结果分析为了深入探究低碳富硅合金钢在温轧过程中的组织演变及其对力学性能的影响，我们进行了大量的实验研究。

通过光学显微镜、电子显微镜等手段观察了材料的组织结构，并结合硬度计、拉伸试验机等设备测试了材料的力学性能。

实验结果表明，适当的温轧工艺能够促进奥氏体等温转变的进行，并显著提高材料的力学性能。

摘 要 : 在热模拟实验机上研究了超低碳 IF 钢铁素体区变形行为 ,结果表明 ,该钢种发生动态再结晶的变形条件 为 : 变形温度 850 ℃,应变速度 1 s - 1 以下 。在研究了变形工艺参数对该钢种动态再结晶影响的基础上建立了超低 碳 IF 钢铁素体动态再结晶动力学方程 。给出的超低碳 IF 钢铁素体变形动态再结晶动力学模型与试验结果吻合 。 关键词 : 超低碳 IF 钢 ; 铁素体 ; 动态再结晶 ; 动力学模型 中图分类号 : T G335. 11 文献标识码 : A 文章编号 : 04492749X(2006) 0620063204
Study on Dynamic Recrystallization of Ferrite in Ultra low Carbon IF Steel
XU Guang1 , XU Chu2shao 2 , ZHAO J ia2ro ng1 , L IU Xian2jun1 , XION G J un2wei1
铁素体轧制技术是一种新的轧制工艺 , 一般用 于生产超薄带钢 ,这种新的轧制技术尤其适合于超 低碳 IF 深冲用钢板的生产 , 可以替代部分冷轧产 品 ,降低生产成本 。目前 ,国外一些企业已经成功地 将铁素体轧制技术用于工业化生产超低碳 IF 钢 [ 1 ] 。 国内目前只有宝钢 2 050 mm 热带轧机成功地用铁 素体轧制新技术生产出了部分产品 [ 2 ] 。 在铁素体轧制技术研 究领 域 , 国 外的 研究 很 [ 3～ 5 ] 多 。国内的研究主要集中在该钢种的流变应力 上 。对于该钢种铁素体轧制时的静动态再结晶研究 极少 。本文研究了超低碳 IF 钢的热变形行为 ,目的 是确定该钢种铁素体轧制时发生动态再结晶的条 件 ,探讨变形工艺参数对该钢种铁素体轧制时动态 再结晶的影响规律 , 并在试验的基础上建立该钢种 铁素体轧制时的动态再结晶动力学方程 。

热分析技术研究ＩＦ钢回复、再结晶及相变过程作者：李俊虎来源：《硅谷》2009年第05期[摘要]利用DSC技术研究IF钢回复、再结晶、相转变行为，指出第二相粒子对冷变形IF 钢间段退火过程的影响，通过定量计算再结晶激活能的方法说明第二相弥散析出对再结晶过程的控制作用。

DSC定量分析铁的同素异构转变潜热为10J/mol。

[关键词]差示扫描量热DSC 无间隙原子钢中图分类号：O59文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0310122－01IF钢也称无间隙原子钢，主要应用于汽车制造工业中，它通常利用几十个纳米以下的第二相粒子强化，使其保持优良的成形性条件下，获得高得强度，以满足超深冲板板的性能要求。

回复、再结晶、相变的控制是生产过程中的重要环节，这些行为也成为近年来IF钢研究的重要领域，大量研究无间隙原子钢的资料表明，研究方法多采用光学显微镜、显微硬度仪、扫描电镜及透射电镜等显微分析技术，并且都具有一定的局限性。

热分析技术是研究物质在加热和冷却过程中产生某些化学变化的技术。

热分析技术能够原位地反映变形IF钢在加热条件下，第二相粒子与晶体缺陷的交互作用，而且能够准确地获得再结晶激活能和相变潜热，从而弥补显微分析方法误差较大的不足，是一种有效的研究方法。

本文以IF钢为例着重介绍热分析技术在无间隙原子钢回复、再结晶及相变过程中的应用，揭示应用热效应来分析与研究IF钢转变的特点与规律。

一、实验结果与分析经强烈冷形变的金属材料，由于组织的改变和产生了大量的晶体缺陷，使材料的一系列性能发生了变化，如果能提供热激活的条件，形变金属的性能就能恢复到冷变形前的原始状态。

再结晶是形成无畸变新晶粒的退火过程，该过程金相组织明显改变，性能全部复原。

回复与再结晶广泛应用于冷形变后的退火工艺，并对热形变与材料高温机械性能有直接影响，往往在固态相变中也伴随发生回复与再结晶。

究回复再结晶过程中的能量变化，形变金属储存了相当数量的弹性畸变能，使系统处于亚稳状态，有力图向稳态转化的趋势，形变金属随热激活条件变化储存能逐渐释放点缺陷减少和位错的再排列，储存能有所将低，这是回复阶段，在再结晶阶段大角度晶界形成和迁移，基体中的位错被吃收到晶界中迅速解体销毁，储存能消失，性能全部回复。

图1 Nb、Ti对IF钢奥氏体区进行的, 为了使 热带晶粒细化, 采用高的终轧压下率和终轧后 快速冷却。IF钢在奥氏体再结晶区热轧时, 其 道次变形量不能太小, 否则, 就会产生奥氏体 部分再结晶, 形成混晶组织, 对IF钢的深冲性 能不利。在奥氏体再结晶区热轧总变形量越 大, 则在轧制时发生的形变再结晶次数越多, 热轧后得到的铁素体晶粒就越均匀, 越有利于 得到等轴状的铁素体晶粒, 研究表明晶粒呈等 轴状时有利于IF 钢深冲性能的提高。
2.3.2 加热温度
IF钢的终轧方式有两种即奥氏体区轧制、铁素区轧制, 奥 氏区轧制是无论精轧还是粗轧, 轧制温度均在Ar3以上, 而铁 素体区轧制时粗轧温度在Ar3以上而精轧温度在A r3以下, 即 在铁素体区轧制。由于终轧温度的不同, 加热温度也有差别。 传统工艺多采用奥低体区轧制, 由于IF 钢中含有T i和Nb, Ti和 Nb对钢再结晶性能的影响如下图1所示。 由于钢中Ti和Nb存在致使IF钢的γ→α转变温度升高, 为 了使其充分奥氏体化, IF钢的出钢温度较普通钢高据某钢厂的 实际生产数据表明, IF钢的出钢温度一般较普碳钢高20℃左 右。由于铁素体轧制可以降低加热温度, 节约能源, 轧后产生 粗大的二相粒子和细小铁素体晶粒, 在随后的冷轧和退火处 理过程中产生分布均匀和强的再结晶织构等优点, 铁素体轧 制技术作为一项新技术而得到广泛的应用。CSP生产中由于 不存在γ→α → γ的转变, 所以可采用较低的加热温度和终轧 温度, 容易实现铁素体区轧制, 生产一些薄规格的IF钢。
3 IF钢的合金元素和性能特点 3.1 IF钢的合金元素的含量 C≦0.003；Si≦0.03；Mn：0.10～0.20； P≦0.006；S≦0.007； Al：0.02～0.05； Ti：0.04～0.08；O≦0.003；N≦0.004； Nb：0.06～0.25。

钛微合金化热轧TRIP钢的连续冷却相变研究衣海龙;徐薇;龙雷周;刘振宇【摘要】用Formastor-FII相变仪研究了钛微合金化TRIP在不同开冷温度下的连续冷却相变,建立了实验钢的连续冷却转变曲线,分析了铁素体、贝氏体及马氏体的相变规律.结果表明,随着冷却速率的增加,实验钢依次经过铁素体、贝氏体及马氏体相区,在较宽的冷却速率范围内,均可获得贝氏体及马氏体组织,其Ms点为450℃左右;随着开冷温度的降低或冷却速率的提高,实验钢的铁素体及贝氏体开始转变温度降低,抑制了铁素体及贝氏体相变;随着冷却速率的增加,实验钢的显微组织由铁素体+粒状贝氏体逐步转变为板条贝氏体+板条马氏体及板条马氏体组织;当冷却速率较低时,铁素体由晶内铁素体和晶界铁素体组成,晶内铁素体形核质点为复杂的氧化物及硫化物.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2015(043)003【总页数】5页(P7-11)【关键词】热轧TRIP钢;连续冷却转变曲线;晶内铁素体;贝氏体【作者】衣海龙;徐薇;龙雷周;刘振宇【作者单位】东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,沈阳110819;东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,沈阳110819;东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,沈阳110819;东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,沈阳110819【正文语种】中文【中图分类】TG115.21+3为了满足汽车工业及相关机械行业的发展需求，高强塑积的高强钢不断引起人们的关注，其中TRIP钢由于具有良好的强度，同时又具有良好的塑性，一直引起人们的广泛关注［1－4］，但 TRIP钢的生产方式大多采用复杂的热处理工艺，给TRIP钢实际生产及推广应用带来了较大的困难。

随着轧制与冷却技术的进步，热轧态TRIP钢在实际生产中具有工艺的可行性，且由于可省去复杂的热处理过程，具有成分简单、工艺可实施强等优势，具有良好的发展前景［5－7］。

从热轧TRIP钢的成分设计上来说，除了选用C，Si，Mn等常用的固溶强化元素外，还添加Nb，V，Ti等微合金元素，拟通过细晶强化及析出强化提高热轧TRIP钢的性能，其中研究较多的为Nb，V 系的 TRIP钢［8－10］，而对钛微合金化TRIP钢的研究则相对较少。

A长
A 形核
一、钢在加热时的组织转变
（一）共析碳钢A形成过程示意图
3)残留渗碳体的溶解 铁素体先于渗碳体消失。因 此，奥氏体形成后，仍有未 溶解的渗碳体存在，随着保 温时间的延长，未溶渗碳体 将继续溶解，直至全部消失 。4)奥氏体成分均匀化 延长保温时间，让碳原 子充分扩散，才能使奥 氏体的含碳量处处均匀 。
§4－2 钢在加热及冷却时的组织转变
一、钢在加热时的组织转变 二、钢在冷却时的组织转变
一、钢在加热时的组织转变
1．钢在加热和冷却时的相变温度
在加热时钢的转变温 度要高于平衡状态下的临 界点；在冷却时要低于平 衡状态下的临界点。
加热时的各临界点： 1、3和
冷却时的各临界点： 1、3和
一、钢在加热时的组织转变
（一）共析碳钢A形成过程示意图
1. 1)奥氏体的形核 2. 优先在铁素体和渗碳体
的 23)奥. 氏相体界晶面核上的形长成大。 在奥氏体中出现碳的浓度梯度， 并引起碳在奥氏体中不断地由高 浓度向低浓度的扩散。为了 维持 原界面碳浓度平衡，奥氏体晶粒 不断向铁素体和渗碳体两边长大 ，直至，铁素体全部转变为奥氏 体。
留氏在体低铁，低碳的用碳晶符马马格号氏中M氏体表，体其示形形。成状碳在为α－中的过高高饱碳碳和马马固氏 氏溶体 体体，其称断为面马 一束一束相互平行的细条 呈针叶状，故也称针状 状，故也称板条状马氏体 马氏体
总结 过冷奥氏体转变产物（共析钢）
2．奥氏体的连续冷却转变
1、在等温转变图上估计连续冷却转变产 物
转变开始线与纵坐标轴之间的时间为孕育期。在C曲 线拐弯的“鼻尖处”（约550℃），孕育期最短，过冷 奥氏体最不稳定。
水平线为马氏体转变开始线（约230℃）， 水平线为马氏体转变终了线（约－50℃）。 A′：残余奥氏体，即淬火冷却到室温后残留的奥氏

一、钢在加热时的组织转变1．钢在加热和冷却时的相变温度钢在固态下进行加热、保温和冷却时将发生组织转变，转变临界点根据Fe-Fe3C 相图确定。

平衡状态下：当钢在缓慢加热或冷却时，其固态下的临界点分别用Fe-Fe3C相图中的平衡线A1(PSK线)、A3(GS线)、Acm(ES线)表示。

实际加热和冷却时：发生组织转变的临界点都要偏离平衡临界点，并且加热和冷却速度越快，其偏离的程度越大。

实际加热时——临界点分别用Ac1、Ac3、Accm表示实际冷却时——临界点分别用Ar1、Ar3、Arcm表示钢热处理加热的目的是获得部分或全部奥氏体，组织向奥氏体转变的过程称奥氏体化。

加热至Ac1以上时：首先由珠光体转变成奥氏体（P → A）；加热至Ac3以上时：亚共析钢中的铁素体将转变为奥体（F → A）；加热至Accm 以上时：过共析钢中的二次渗碳体将转变成奥氏体（Fe3CI→ A）2．奥氏体的形成钢在加热时的组织转变，主要包括奥氏体的形成和晶粒长大两个过程。

共析钢奥氏体化：热处理加热至Ac1以上时，将全部奥氏体化亚共析钢奥氏体化：原始组织为F+P，加热至Ac1以上时，P先奥氏体化，组织部分奥氏体化；加热至Ac3以上时，F奥氏体化，组织全部奥氏体化过共析钢奥氏体化：原始组织为P+Fe3C，加热至Ac1以上时，P先奥氏体化，组织部分奥氏体化；加热至Acm以上时，Fe3C奥氏体化，组织全部奥氏体化2、奥氏体的晶粒大小奥氏体晶粒对性能影响：奥氏体的晶粒越细小、均匀，冷却后的室温组织越细密，其强度、塑性和韧性比较高。

[奥氏体的晶粒度]：晶粒度是指多晶体内晶粒的大小，可以用晶粒号、晶粒平均直径、单位面积或单位体积内晶粒的数目来表示。

GB/T8493-1987将奥氏体晶粒分为8个等级，其中1~4级为粗晶粒；5~8级为细晶粒。

[本质粗晶粒钢]：热处理时随加热温度的升高，奥氏体晶粒迅速长大的钢。

[本质细晶粒钢]：热处理时随加热温度的升高，奥氏体晶粒不易长大的钢。

热轧过程中试样的温度变化见图 1 。
表 1 热模拟变形数表
道次
铁素体区变形
变形温度/
℃ 奥氏体区变形
真应变
应变速度 / s - 1
道次间隔时间/ s
1 875 1 013 0. 47 20 5. 3
2 839 977 0. 22 37 0. 8
3 812 950 0. 22 35 0. 75
4 787 925 0. 17 30 0. 63
为了更好的比较 IF 钢在铁素体区和奥氏体区变形 的流动应力 ,计算在ε= 0. 2 时计算平均流动应力如图 4 。可看出 ,在铁素体区变形时 ,839 ℃的 MFS 最低 ,这 可能是因为铁素体大量生成 ( A r1 = 860 ℃) 造成流动应 力下降 ,而后续变形的流动应力增加是因为温度下降和 累积应变所致 。在 780 ℃温度以上的平均流动应力较 900 ℃时的低 ,这是由于相变生成铁素体造成的软化 。
关键词 : IF 钢 ; 多道次变形 ; 铁素体区变形 中图分类号 : T G142. 23 ; T G335 文献标识码 :A 文章编号 :100123814 (2005) 0320017202
Thermal Mechanical Simulation of Multi2pass Hot Rolling of IF Steel
5 762 900 0. 08 30
1 实验方法
1. 1 实验材料和设备 实验用材取自热轧带钢轧机的粗轧坯 ,其化学成分
(质量分数 , %) 为 :0. 0033C ,0. 0056S ,0. 010P ,0. 11Mn , 0. 007Si ,0. 032Cu 。实验在 THERMECMASTOR2Z 热 模拟试验机上进行 ,试样尺寸为 <8 mm ×12 mm ,试样上 下端面带凹槽 ,试验时在凹槽中加玻璃粉润滑剂 ,以消 除端面磨擦对变形抗力的影响 ,保证得到单向压应力 。 整个系统由计算机控制并绘制应力 - 应变曲线。 1. 2 实验方法

一
个 工艺 阶段 均 影 响着 Ｉ Ｆ钢源自的最 终 性 能 【 。热 ３ ］
轧 、 轧 和退 火三 个 工 艺 步 骤 是 材 料最 终 织 构 形 冷 成 的关 键 步骤 。热 轧板 织构 通 常很弱 ； 轧 Ｉ 冷 Ｆ钢 中 的主要 织构 组分 为 ａ纤维 织 构 （ １ ０ ／ Ｒ 和 （ １ ）／ Ｄ） 丫纤维 织构 （ １ １ ／ ＮＤ） 退火 后 ， （ １ ＞／ ， ａ织 构 逐 渐 消 失 ， 构 的取 向密 度 进 一 步增 加 ＿ ］ ７织 ４ 。本 文 针 对 Ｉ 生产 过 程 中的热 轧 、 Ｆ钢 冷轧 和 退 火 三个 工 艺 步 骤 进行 研 究 ， 定并 计算 热 轧 、 轧和 退火 试样 中 测 冷 的织构 组 分及 体积 分数 ， 此 过 程 中织 构 的演 变 对
为 ０ ７ ． ５ｍｍ 的钢 板 。采 用 盐 浴退 火 模 拟 工业 生 产 中 的 连 续 退 火 ， 浴 成 分 为 （ ａ １ ： 盐 Ｂ Ｃ ） （ Ｃ） Ｎａ １一１： ， ８ ０。 保温 ９ 后空 冷 。 １ 于 １ Ｃ下 ０Ｓ 从 退火 试 样 和 热 轧 试 样 上 截 取 １ ｌ 横 ０ ｍｉ （ ｌ 向 ） ５Ｉｍ（ 向） 格 的试 样 ， 轧 向 （ Ｄ） ×１ ｅ 轧 Ｔ 规 对 Ｒ 和 法 向（ ＮＤ） 成 的 侧 面 进 行 电 解 抛 光 ， 助 Ｆ Ｉ 组 借 Ｅ
表 １ 试验 钢种的化学成分 （ｎ％） ｗ／
Ｔａ ｅ １ ｂｌ Ｃｈｅ ｉ ａ ｏ ｐ ｉｉ ｎ ｆｔ ｘ ｒｍｅ ａ ｔｅ ｍ ｃ ｌｃ ｍ ｏｓｔｏ ｓ ｏ ｈｅｅ ｐｅ ｉ ｎｔ ｌｓ ｅ ｌ
Ｃ
０ ０ １ ．０８
２ 结 果 与分 析
２ １ 显 微 组 织 ．
图 １ 示为 热 轧 、 轧 和退 火 试 样 的显 微 组 所 冷 织 。从 图 １中可 以看 出 ， 轧试样 晶粒 细小 均匀 ， 热

热轧IF钢微观组织和织构演变规律的研究王野蔡恒君高毅王越蒋奇武许国林孙晓宇（鞍钢股份有限公司冷轧厂，鞍山 114021）摘 要 选取奥氏体区热轧Ti+Nb+P-IF钢板为研究对象,以冷轧压下率为影响因素,通过冷变形和再结晶退火,采用金相组织观察、TEM分析和织构测试等手段,得出不同冷轧压下率对Ti+Nb+P-IF再结晶组织、第二相粒子、织构的影响规律。

关键词 奥氏体区轧制 Ti+Nb+P-IF钢 再结晶退火 金相组织 第二相粒子 织构The Study on Microstructure andTexture Evolution of Hot Rolled IF SteelWang Ye Cai Hengjun Gao Yi Wang Yue Jiang Qiwu Xu Guolin Sun Xiaoyu (Cold Strip Works of Anshan Iron and Steel Corporation, Anshan, 114021)Abstract This paper studies hot rolled Ti+Nb+P-IF steel in austenite Region, with cold rolling reduction as the influencing factor. Cold deformation and recrystallization annealing were carried out, and microstructure observation. TEM analysis and texture measurement were used as the measurement methods. Conclusions were drawn on the evolution of recrystallization microstructure、secondary phase particles、texture of Ti+Nb+P-IF steel with different cold rolling reduction.Key words cold rolling reductions, Ti+Nb+P-IF steel, hot roiled in austenite region, opfic micrograph, secondary phase particles, texture1引言高强IF钢的开发思想是把IF钢具有超深冲性的特点，与P、Mn、Si等固溶元素所具有的固溶强化机制结合起来，即在IF钢成分基础上，再加一些P、Mn、Si的量来提高其强度[1, 2]。

DOI:10.19392/ki.1671⁃7341.201721168结构钢高温成形性能及组织转变规律研究郭宏光　李河宗河北工程大学　河北邯郸　056006摘　要:在结构钢高温成形的过程中,相变发生在变形的过程中,新相的形成第一步是形核,第二部是晶粒再长大,形核越多,形成新相的数量就越多,新相越多晶粒尺寸就会相应的变小。

塑韧性的提高主要是随着应变量的增加,在微观上晶粒发生了相变,奥氏体不断的转化为铁素体,并且铁素体晶粒尺寸减小,材料的塑韧性增加。

关键词:晶粒细化;动力学;高温成型 在晶粒转变的过程中,奥氏体不是马上转化为铁素体,它是一个逐渐转化的过程。

可以根据形核位置以及形核数量的多少,将相变过程分为三个阶段,第一个阶段是奥氏体向铁素转变的时期,我们知道相变形核首先发生在晶界处,在这个阶段内,形核主要发生在晶界出,在这个过程,铁素体在晶界处反复形核,形核并不是在所有的晶界处都会发生相变,同时晶界相对来说也不是很多,所以说在第一个阶段,形核只是发生在奥氏体晶界出,形成的新核不会特别多。

下图给出了在第一个阶段相变的示意图。

相变第一阶段图我们知道,在开始进行相变时,相变主要是发生在奥氏体晶界处,但是并不是所有的晶界都会提供形核位置,那么我们必须计算出提供形核位置的晶界,我们称之为有效的晶界,晶界的面积增加,主要是由于原始奥氏体晶粒发生了破碎、变形以及晶粒内部缺陷引起的。

我们知道原始奥氏体晶粒在变形过程中在压缩的同时也在被拉伸,这样才能保证体积不会发生改变,晶粒内部缺陷也会引起晶粒面积的增加。

这两方面直接影响变形后的晶界面积,我们可以得出等效晶界面积公式:S v =S (GB )+S (DB )式中:S V ———单位体积等效晶界面积;S (GB)———单位体积晶粒变形的等效面积;S (DB)———单位体积内由于缺陷引起的等效面积。

式中p———原始奥氏体有球形压缩为椭圆形的压缩率。

Ouchi 等人通过大量的实验以及实验数据给出了由于晶粒内部缺陷引起的单位体积内由于缺陷引起的等效面积,表达式如下S (DB )=0.63(100p -30)有以上两个公式可以得出变形以后的单位体积内的晶界的等效面积S V =6D 0×q +0.63(100p -30)铁素体新相晶粒尺寸不只是和形核速率有关,同时晶粒的长大速率也会影响晶粒尺寸。

钛合金热变形机制及微观组织演变规律的研究进展Progress on H ot Deformation M echanisms andM icrostructure Evolution ofT itanium A lloys陈慧琴,林好转,郭 灵,曹春晓(北京航空材料研究院,北京100095)CH EN H ui qin,LIN H ao zhuan,GUO Ling,CAO Chun x iao(Beijing Institute of Aeronautical M ater ials,Beijing100095,China)摘要:综述了当前国内外钛合金在热加工过程中的变形机制及微观组织演变规律方面的研究成果。

主要讨论了 , + 和 钛合金在 区、 区或 + 两相区热变形的流变曲线特征,应力指数和变形激活能参数, 相和 相的变形方式、再结晶和回复以及 + 两相组织的球化等组织演变机制及规律。

关键词:钛合金;热变形;微观组织中图分类号:T G146.2 文献标识码:A 文章编号:1001 4381(2007)01 0060 05Abstract:Research finding s o f the ho t defo rmatio n mechanism s and m icrostructur e evo lution of titani um alloys abroad and at hom e currently are sum marized.Characteristics of hot deformation curves, stress exponents and apparent activation energy parameters for , + and titanium allo ys defor m ing in , o r + fields,deformation patter ns and recry stallizatio n and r ecovery of and phases, globularization of and lamellar structur e w ere discussed mainly.Key words:titanium alloy;hot deform ation;micro structure钛合金半成品和成品质量的判断标准之一是其组织,这主要是由钛合金显著的组织多样性和力学性能对组织的敏感性决定的。

ｔｈｅ ｇｒａｉｎ。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｉｎｅ—ｇｒａｉｎ ａｎｄ ｈｉｇｈ－ｓｔｒｅｎｇｔｈ ＩＦ ｓｔｅｅｌ；ｔｈｅｒｍａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｃｏｏｌｉｎｇ ｒａｔｅ；ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ
由于汽车车体零件多采用冲压成形，塑性是 冷轧汽车钢板的重要性能．因此．具有强度和塑 性综合优良性能的钢种成为高强度钢板的发展趋 势㈣。
度，从而增加形核驱动力，可以增加铁素体晶核的 错密度很小。由图３（ｂ）可看出铁素体晶粒内部的
数目，使晶粒得到细化；而且变形奥氏体经不同冷 位错，大量的位错缠结到一起形成位错团，晶界比
《热加工工艺》２００８年第３７卷第１６期
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万方数据
材料热处理技术二Ｍａｔｅｒｉａｌ＆Ｈｅａｔ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００２，（５）：！－７．
嘲 康永林．现代汽车板的质量控制与成形性［Ｍ】．北京：冶金 工业出版社．１９９９．１４．１６．
吲 Ｕｍｂｅ Ｔ．Ｍａｔｓｕｄａ Ｈ，Ｙｏｓｈｉｔａｋｅ Ａ，ｅｔ ａ１．Ｆｏｒｕｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＩＦ ｓｔｅｅｌｓ们．ＩＳＵ，２００４，（６）：
２００８年８月
图４ Ｎｂ（Ｃ，Ｎ）、ＮｂＣ形貌 Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ Ｎｂ（Ｃ，Ｎ），ＮｂＣ
（２）通过对显微组织的分析发现，在相同变形 条件下．随冷却速度的增大，铁素体晶粒得到细化。
（３）从透射电镜照片分析可知，随冷却速度的 增加，铁素体晶粒内部位错密度增高，晶粒内部有 Ｎｂ（Ｃ、№、ＮｂＣ析出。
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万方数据
Ｈｏｔ Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ２００８，Ｖ０１．３７，Ｎｏ．１６

（1）550～350℃: B上; 40～45HRC;脆性大，几乎无价值。
过饱和碳α-Fe条状 羽毛状
B上 =过饱和碳 α-Fe条状 + Fe3C细条状
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
上贝氏体形貌
在光镜下呈羽毛状. 在电镜下为不连续棒状的渗碳体分布于自奥
230～ - 50℃; 低温转 变区; 非扩散型转变; 马氏体 ( M ) 转变区。
10
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时间(s)
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1）、珠光体型转变—高温转变（A1～550 ℃
）
残余Fe3C溶解
4)奥氏体成分均匀化
延长保温时间，让碳原子 充分扩散，才能使奥氏体 的含碳量处处均匀。
A 均匀化
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一、钢在加热时的组织转变 共析钢奥氏体化过程
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电镜下
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
上贝氏体强度与塑性都较低，无实用价值。 下贝氏体除了强度、硬度较高外，塑性、韧性也较好，即具有良
好的综合力学性能，是生产上常用的强化组织之一。

１ 实 验
半连续等通道挤压法，通过驱动模具运动，使 被固定的工件发生大塑性变形，从而获得整体均 匀细化的晶粒，且加工前后工件的尺寸保持不变， 其原理图如图 １所示．模块 Ａ与固定平面 Ｃ之间 构成第一通道，模块 Ａ与模块 Ｂ之间构成第二通 道，两通道在垂直于工件挤压的方向上宽度相同． 模块 Ａ与待挤压工件间为无摩擦表面，固定平面 Ｃ与待挤压工件间为粗糙表面．首先，将待加工工 件放置于第一通道，对模块 Ａ施加垂直于第一通 道的压力，压紧工件；之后，对模块 Ｂ施加平行于 第一通道的推力，使模块 Ｂ带动模块 Ａ沿推力方 向移动一个步长，从而使待挤压工件在此过程中 从模块 Ａ与模块 Ｂ之间的第二通道挤出一个步 长；接着，释放施加于模块 Ａ的正向压力及模块 Ｂ的推力，驱动模块 Ａ、模块 Ｂ退回初始位置；之 后反复执行上述过程，直至工件全部挤压完成，此 时即完成一个周期的加工．重复上述过程，进行多 道次加工，即获得均匀的细晶组织．此种方法的优 势在于，通过转换驱动力，降低了使工件大塑性变
ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅＥｖｏｌｕｔｉｏｎＤｕｒｉｎｇＳｅｖｅｒｅＰｌａｓｔｉｃＤｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆ
ＩＦＳｔｅｅｌ
ＹＡＮＢｏ１，ＪＩＡＯＳｉｈａｉ２，ＺＨＡＮＧＤｉａｎｈｕａ１
（１．ＳｔａｔｅＫｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆＲｏｌｌｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０８１９， Ｃｈｉｎａ； ２．ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＢａｏｓｈａｎＩｒｏｎ＆ＳｔｅｅｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１９００，Ｃｈｉｎａ．Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ：ＹＡＮ Ｂｏ， Ｅｍａｉｌ：ｙａｎｂｏ＠ｂａｏｓｔｅｅｌ．ｃｏｍ）
一般来说，大角度晶界（ＨＡＢ）位于大塑性变 形晶粒细 化 的 中 心［９－１０］，在 当 前 工 作 中，使 用 高 分辨率 ＥＢＳＤ技术测定出经过不同道次半连续等 通道 挤 压 后 的 大 角 度 晶 界．试 样 的 ＥＢＳＤ 图 如

材料工程／２００９年２期
８０ｍＬ无水乙醇中，将两种溶液按体积比１：１混合均 匀后，立即将研磨、抛光好的试样侵入试液中１５～ ２５ｓ，用清水冲洗后，冷风吹干。
在带图像分析软件的ＬＥＩＣＡ ＤＭＲＸ金相显微镜 上进行了组织分析。图１是试验钢的彩色金相照片。 图中浅灰色区域为铁素体，深棕色的是贝氏体，白色发 亮的是残余奥氏体。（黑白打印图中灰色区域为铁素 体，深色的是贝氏体，白色的是残余奥氏体。）定量金相 分析结果为：６．６％的残余奥氏体，５７．９％的铁素体， ３５．５％的贝氏体。
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主要对强度有影响。 ２．３试验钢的夹杂物分析
在扫描电镜上对薄板坯连铸连轧工艺制备的 ＴＲＩＰ钢进行了夹杂物分析。大量观察表明，试验钢 中夹杂物的尺寸细小，以点球状形貌为主，尺寸在１～ ５ｐｍ之间。图３所示为试验钢中的一个尺寸约为 １ｐｍ×２ｐｍ夹杂，成分以ＭｎＳ为主，另有ＴｉＯ·Ｆｅ０ 复合氧化物。
ＴＳＣＲ工艺的热历史特征是只发生奥氏体向铁素 体的单向相变，为此要保证脱模温度不低于相变温度。 参考ＣＣＴ曲线［１２］以及薄板坯连铸连轧工艺制订了实 验工艺。
采用１０ｋｇ真空感应炉熔炼合金，铁模浇注后，开 模取出钢锭，钢锭尺寸为６０ｍｍ×１００ｍｍ×１３０ｍｍ。 用红外线测温仪测得钢锭表面温度为９５２℃，随即将 钢锭送入均热炉内，均热工艺为１１５０℃×３０ｍｉｎ。均
中国分类号：ＴＧｌ４２．１
文献标识码：Ａ
文章编号：１００１—４３８１（２００９）０２—００５１－０３
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃ－Ｓｉ－Ｍｎ ＴＲＩＰ ｓｔｅｅｌ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ＴＳＣＲ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｅｎｓｉｌｅ ｅｘ－ ｐｅｒｉｍｅｎｔ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｕｌｔｉｍａｔｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｗａｓ ６３０ＭＰａ，ｙｉｅｌｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｗａｓ ４３０ ＭＰａ，ｅｌｏｎｇａ— ｔｉｏｎ ｗａｓ ２９．１％．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｌｓｏ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗａｓ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｗｉｔｈ ｆｅｒｒｉｔｅ，ｂａｉｎｉｔｅ ａｎｄ ｒｅｔａｉｎｅｄ ａｕｓｔｅｎｉｔｅ．Ｔｈｅ ｃｏｕｎｔｉｎｇ ｏｆ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｃｏｌｏｕｒ ｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｙ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｒｅｔａｉｎｅｄ ａｕｓｔｅｎ－ ｉｔｅ ｖｏｌｕｍｅ ｆｒａｃｔｉｏｎ ｗａｓ ａｂｏｕｔ ６．６％． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｃ—Ｓｉ—Ｍｎ ＴＲＩＰ ｓｔｅｅｌ；ＴＳＣＲ ｐｒｏｃｅｓｓ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ；ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ