利用掃描電鏡、電子背散射衍射分析技術(shù)和拉伸試驗(yàn)機(jī)研究了具有偽共析初始組織的45鋼溫軋后不同退火保溫時(shí)間對(duì)組織演變和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,偽共析鋼溫軋后的組織呈多相多尺度分布,滲碳體破碎,在后續(xù)退火處理中,隨著退火時(shí)間的增加,滲碳體逐漸球化、長(zhǎng)大并且分布趨于均勻,多相多尺度結(jié)構(gòu)弱化。退火時(shí)間從15 min延長(zhǎng)至120 min后,鐵素體晶粒平均尺寸由2. 32μm長(zhǎng)大到5. 62μm,規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度由溫軋態(tài)的1057 MPa下降到662 MPa,均勻伸長(zhǎng)率在退火120 min時(shí)最大。整體來說,試驗(yàn)鋼經(jīng)過500℃溫軋后再經(jīng)600℃退火15 min,綜合力學(xué)性能達(dá)到最優(yōu)。 

【文章來源】：金屬熱處理. 2020,45(04)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

45鋼的原始組織(a)與偽共析組織(b)

圖1 45鋼的原始組織(a)與偽共析組織(b)圖3為偽共析45鋼經(jīng)過不同時(shí)間退火后的顯微組織照片。圖3(a)為溫軋鋼退火15 min后的顯微組織，可以看到經(jīng)過15 min退火后，鐵素體條帶寬度下降的同時(shí)大部分滲碳體被球化且分布均勻，不存在片層狀滲碳體，有部分晶粒發(fā)生了再結(jié)晶，由于初始組織中滲碳體條帶區(qū)域晶粒的晶界被滲碳體釘扎，所以經(jīng)過再結(jié)晶后相較于沒有滲碳體釘扎的先共析鐵素體區(qū)域晶粒更小，整體呈現(xiàn)出多尺度結(jié)構(gòu)。圖3(b)是溫軋鋼退火30 min后的顯微組織，由圖可知，經(jīng)過30 min退火后，碳原子擴(kuò)散加劇，晶胞內(nèi)滲碳體顆粒增多并且細(xì)小，晶界處的滲碳體顆粒有所長(zhǎng)大。由于退火時(shí)間延長(zhǎng)，鐵素體晶界遷移能力增強(qiáng)，有些再結(jié)晶的晶粒開始長(zhǎng)大。圖3(c)為溫軋鋼退火60 min后的顯微組織，如圖3(c)所示，隨著退火時(shí)間進(jìn)一步增加，碳原子擴(kuò)散能力變得很強(qiáng)，已經(jīng)觀察不到先共析鐵素體組織，原先共析鐵素體區(qū)域內(nèi)有細(xì)小的滲碳體析出，而溫軋后就已經(jīng)破碎成顆粒狀的滲碳體長(zhǎng)大，使得不同區(qū)域內(nèi)的滲碳體大小差異很大，發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶的晶粒增多，形成了一些小的鐵素體晶粒。圖3(d)是溫軋鋼120 min退火之后的顯微組織，絕大部分晶粒發(fā)生了回復(fù)和再結(jié)晶形成細(xì)小的鐵素體晶粒，還有一部分之前已經(jīng)完成再結(jié)晶的鐵素體晶粒長(zhǎng)大。滲碳體在鐵素體基體上分布更加均勻，并且沿晶界分布的滲碳體顆粒進(jìn)一步長(zhǎng)大，可以觀察到在不同區(qū)域滲碳體顆粒大小不同，在整體上呈雙峰分布。

通過圖2和圖3的對(duì)比可以觀察到，與溫軋后組織相比，退火后的組織更加均勻，滲碳體破碎程度加劇，球化更明顯，并且分布更均勻，鐵素體晶粒發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶的比例增多，并且在兩種狀態(tài)下滲碳體顆粒與再結(jié)晶后的鐵素體晶粒都呈現(xiàn)出一種雙峰分布，且隨著退火時(shí)間的增加，碳原子擴(kuò)散能力增強(qiáng)，滲碳體分布越發(fā)均勻，雙峰分布現(xiàn)象更加明顯。這是由于經(jīng)過溫軋后，試驗(yàn)鋼的組織表現(xiàn)出多尺度結(jié)構(gòu)，在不同尺度內(nèi)的滲碳體破碎程度不同，由于材料內(nèi)位錯(cuò)的回復(fù)以及碳原子的擴(kuò)散，原碳原子聚集的地方滲碳體迅速長(zhǎng)大，而碳原子少的區(qū)域滲碳體多為細(xì)小的球狀。原先共析鐵素體區(qū)域內(nèi)的晶粒由于沒有滲碳體的釘扎作用，所以經(jīng)過再結(jié)晶之后晶粒較大，而原類珠光體區(qū)域的晶粒由于有滲碳體的釘扎作用，位錯(cuò)密度高，內(nèi)應(yīng)力較大，因此再結(jié)晶后的晶粒較小。圖4為溫軋鋼在不同時(shí)間退火后的晶粒尺寸分布圖。由圖4可以得到，溫軋鋼經(jīng)過15、30、60、120 min退火后，其所對(duì)應(yīng)的的平均鐵素體晶粒尺寸分別為2.32、2.36、3.28和5.62μm。可以看出，隨著退火保溫時(shí)間的增加，平均鐵素體晶粒增大，并且可以看到在15、30、60 min保溫時(shí)間下，晶粒長(zhǎng)大幅度較小，而保溫時(shí)間增加到120 min后，晶粒明顯長(zhǎng)大。由圖4可以得出，退火保溫15 min時(shí)，晶粒尺寸分布主要由溫軋后的較大晶粒與少部分發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶的晶粒組成，鐵素體晶粒大小呈多峰分布。退火保溫30 min后，可以得出經(jīng)過再結(jié)晶后的小晶粒增多，同時(shí)已經(jīng)完成再結(jié)晶的晶粒開始長(zhǎng)大，退火保溫60 min后，發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶的晶粒進(jìn)一步增多并發(fā)生明顯的長(zhǎng)大現(xiàn)象，當(dāng)退火時(shí)間為120 min時(shí)，大部分已經(jīng)完成再結(jié)晶的晶粒都已經(jīng)長(zhǎng)大，并且多相多尺度結(jié)構(gòu)弱化。圖5為溫軋鋼600℃退火保溫不同時(shí)間的取向差分布圖，由圖5可以得出，當(dāng)退火保溫時(shí)間為15、30、60、120 min時(shí)，所對(duì)應(yīng)的小角度晶界占比依次為51%、42.6%、40.4%、37.5%，其對(duì)應(yīng)的大角度晶界占比為49%、57.4%、59.6%、62.5%。綜合對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)隨著退火保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，小角度晶界所占比例逐漸減小，大角度晶界所占比例逐漸增多，可以得出隨著退火時(shí)間的增加，試驗(yàn)鋼中發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶行為的變形鐵素體數(shù)量占比越來越高，當(dāng)退火時(shí)間為120 min時(shí)，所對(duì)應(yīng)的小角度晶界占比最小，大角度晶界占比最高。其中退火保溫時(shí)間為60 min時(shí)，所對(duì)應(yīng)的小角度晶界占比急劇減少。這說明在退火保溫時(shí)間為15 min時(shí)，試驗(yàn)鋼的平均鐵素體晶粒尺寸雖然最小，但是并沒有大量的變形鐵素體晶粒發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶行為形成再結(jié)晶鐵素體晶粒，而在退火保溫時(shí)間為60 min時(shí)才有大量的鐵素體晶粒發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]先進(jìn)高強(qiáng)鋼微觀組織調(diào)控研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 李大趙,莊治華,申麗媛,韓雨,孟傳峰.  金屬熱處理. 2019(05)
[2]退火時(shí)間對(duì)0.4C-1.0Cr-0.2Mo鋼冷軋后組織與性能的影響[J]. 楊明維,楊麗娜,馮運(yùn)莉.  金屬熱處理. 2019(05)
[3]大型鍛件晶粒細(xì)化熱處理研究進(jìn)展[J]. 顧劍鋒,韓利戰(zhàn),李傳維.  金屬熱處理. 2019(01)
[4]超塑性材料現(xiàn)狀及新型超塑性低中碳合金鋼研發(fā)[J]. 曹文全,張萬里,徐海峰,翁宇慶.  鋼鐵. 2017(11)
[5]細(xì)小滲碳體顆粒對(duì)溫軋?zhí)间撏嘶鸷罄煨阅艿挠绊慬J]. 張亞桐,寧江利,馮運(yùn)莉,江少群.  熱加工工藝. 2017(20)
[6]中國(guó)鋼鐵工業(yè)綠色發(fā)展工程科技戰(zhàn)略及對(duì)策[J]. 張春霞,王海風(fēng),張壽榮,殷瑞鈺.  鋼鐵. 2015(10)



本文編號(hào)：3428939