Cr含量及卷取温度对热轧高强度下贝氏体钢性能的影响
Lieven BRACKE 和许巍
研究工程师， ArcelorMittal Global R&D Ghent, Pres. J.F. Kennedylaan 3, 9060 Zelzate, Belgium.
(Received on February 12, 2015; accepted on June 10, 2015)
Cr含量及卷取温度对拉伸性能和一种超高强度热轧下贝氏体钢显微组织的影响已通过实验室模拟评价。它表明，铬的增加，降低了屈服强度，但增加了拉伸强度和伸长率。这一评价基于对两种卷取温度（425°和500°）进行的测试。对于卷取温度在500°C的时候，影响直接归因于效果是直接归因于次级阶段增加分数的存在，主要是马氏体-奥氏体岛。在低卷取温度（425°C）时，一条由粒状和下贝氏体组成的带状组织出现。对于高Cr水平，粒状贝氏体组织中含有较多的马氏体-奥氏体岛，解释了低屈服强度，高抗拉强度，和高延伸率。它表明，下贝氏体在卷取之前形成，而粒状贝氏体在慢卷冷却过程中形成。由于一个更高的下贝氏体分数，卷取温度在425°C时的屈服强度和抗拉强度比500°C时高。
关键词：热轧超高强度钢；贝氏体；Cr含量；卷取温度；拉伸性能；微观组织；偏析。
1.简介
热轧下贝氏体钢是对于非常高的强度必须结合一定程度的延展性的应用的合适的候选材料。典型的应用包括卡车和拖车的零件，重型设备和一般机械工程。要获得合适的性能，化学成分和加工的优化组合是必需的。对于低合金C-Mn钢，Cr、Mo、B通常被添加抑制铁素体的形成，并且在连续冷却过程中增加贝氏体的淬透性。1-5 -贝氏体钢，为了优化淬透性而不过多地影响焊接性能，Cr含量通常小于1重量%的5,6）。B减慢铁素体形核由于它的奥氏体晶界偏析。7-1因此，在固溶体时，B是唯一有效的硬化元素，因此没有形成BN。这可以被做到通过添加一种和N更高亲和力的元素，例如TI8）。当与B一起使用时，9）Mo在提高淬透性方面是尤其有效的。除了化学成分，主要的确定最终热轧贝氏体钢的工艺参数是终轧温度、冷却速率和卷取温度。6—当在非重结晶温度以下轧制时（TNR），在冷却之前变形能已经被储存在奥氏体中。这导致了一个更好的显微组织在转换后，增加了强度.10-1然而，储存的能量也将转变CCT图时间变短，11-1导致多边形铁素体的形成具有更高的风险和增加了需要形成下贝氏体的冷却速度。多边形铁素体的存在会降低材料的强度.12-1在较低的相变温度下将会获得更高强度的贝氏体。1—这意味着，最高强度贝氏体的获得在刚刚高于马氏体转变温度（Ms）的时候，至少在等温转变的时候。
目前的研究集中在Cr含量及卷取温度对热轧钢下贝氏体钢的拉伸行为的影响通过它们对贝氏体相变和由此产生的微观结构的影响的研究。
2、实验过程
所用的材料为在实验室真空感应炉中生产出来的80公斤的铸块。化学成分如表1所示。马氏体开始转变温度已根据安德鲁斯公式计算出（1）13）。
M S (0C) = 539 - 423 wt%C - 30.4 wt%Mn
(1)
-17.7 wt%Ni -12.1 wt%Cr - 7.5 wt%Mo
40毫米厚的钢块被再加热到1250C°然后通过8道次热轧到最终厚度在5毫米。最后道次的进入温度为900°C，这一道次在所有材料中的变形量为15%。基于微观结构分析，据估
计，这最后的轧制道次低于Tnr 三钢。热轧后的水冷的冷却速率大约为85°C/s 。所有温度通过以K 型热电偶安装在每个块中的板厚中部进行测量。第一套表是水冷至450°C - 正好在Ms 以上 - 以及在500°C 卷取。另一套表是水冷至Ms ，然后在425°C 卷取。在主动冷却和卷取结束的过程中，卷取模拟炉的传送时间约为20秒，这一过程中材料暴露在空气中。 在这个时间间隔测量到温度升高。在加工过程中记录的热痕迹如图1所示。拉伸试验是在室温下用标准A50型拉伸试样进行的。微观组织标本取自面截面。抛光后，样品是用2%硝酸酒精溶液显露晶粒晶界和渗碳体腐蚀或苦味酸酒精溶液na2s2os14）彩色蚀刻。当施加到一个多相的微观结构，后者的蚀刻技术显示马氏体为（暗）棕色和奥氏体为明亮的白色。渗碳体显现为黑色，铁素体为浅棕色至稻草黄色。显微组织定量分析是通过将一个10×10点网格放在最小的三光学显微镜照片上进行的，覆盖至少15 000 jim2的表面。扫描电子显微镜（SEM ）是使用带有场发射枪（FEG ）的JEOL 7001F ，在5 kV 的条件下进行操作。化学成分的线扫描用同样的FEG-SEM 来完成，用一个牛津波长色散型X 射线光谱（WDX ）附件和一个牛津能量色散X 射线光谱法（EDX ）附件。选择性溶解和过滤一部分的样品后，析出量是由电感耦合等离子体发射光谱仪定量分析(ICPOES)。 一个巴尔DIL805膨胀计被用来完成控制很好的热循环。长10 mm 直径5mm 壁厚为1mm 的管形试样在900°C 再加热5分钟及采用不同的冷却速度冷却。
Alloy C Si Mn Cr Mo Ti N B Ms
0.90Cr 0.145 <0.3 <2.0 0.87 <0.3 0.0410 0.0029 0.003 418
0.60Cr 0.144 <0.3 <2.0 0.61 <0.3 0.0440 0.0025 0.003 421
0.30Cr 0.141 <0.3 <2.0 0.32 <0.3 0.0400 0.0023 0.003 424
表2-不同合金在卷取温度下的拉伸性能。（u A A A -=∆ot t ；均匀后延伸）
Alloy Tcoil (°C) Rp 0.2 (MPa) Rm (MPa) Rp0.2/Rm Au (%) Atot (%) AA (%)
0.90Cr 425 945 1 087 0.87 4.3 10.2 5.9
500 696 922 0.76 6.0 12.4 6.4
0.60Cr 500 722 879 0.82 6.3 14.3 8.0
0.30Cr 425 1 000 1 044 0.96 2.5 9.4 6.9
500 809 874 0.93 3.8 10.9 7.1 最终轧制后时间（s ） 最
热轧后的冷却曲线：（a ）卷曲温度在500度（b ）卷曲温度在450度
温 度 温
度
表1化学成分（重量%，平衡：铁杂质）（在°C ，根据安德鲁斯[ 1 ]计算）。
最终轧制后时间（s ）
