D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2013.03.008 第35卷第3期 北京科技大学学报 Vol.35 No.3 2013年3月 Journal of University of Science and Technology Beijing Mar.2013 连续退火的无Si TRIP钢的组织和力学性能 定巍1,2)区，龚志华)，唐荻2，江海涛2)，王宝峰1,3) 1)内蒙占科技人学材料与冶金学院，包头0140102)北京科技大学岛效轧制国家工程研究中心，北京100083 3)内蒙占科技人学国际学院，包头014010 ☒通信作者，E-mail:adingwei@126.com 摘要在实验室用Gleebles3500热模拟试验机制各了一种无Si TRIP钢.利用拉仲试验机、扌I描电镜、透射电镜、X 射线衍射以及热膨胀仪对其力学性能、微观组织和相变规律进行研究，在此基础上：分析了贝氏体相变温度和时间对力 学性能和残余奥氏体的影响.无Si TRIP钢呈现出良好的整体力学性能，抗拉强度分布在740~810MPa,延仲率均在 25%以上：，最高可达32%以上：贝氏体等温温度为420℃时能获得最佳的综合力学性能，抗拉强度随贝氏体相变时间增 加而下降，延仲率随之上开，而屈服强度没有业著变化.无Si TRIP钢的铁素体晶粒大小约为3~4m,比含Si TRIP 钢铁素体晶粒细小：残余奥氏体的体积分数在8%~10%，比含Si TRIP钢低约3%：420℃保温300s后贝氏体相变基 本结束，而碳的扩散仍然在进行：无Si TRIP钢贝氏体相变速率比含Si TRIP钢快，贝氏体相变总量也更多 关键词TRIP钢；硅：力学性能：微观组织：相变 分类号TG142.1 Mechanical properties and microstructure of continuous annealing TRIP steel without Si DING Wei),GONG Zhi-hual),TANG D2),JIANG Hai-tao2),WANG Bao-feng.3) 1)School of Material and Metallurgy,Inner Mongolia University of Science and Technology,Baotou 014010,China 2)National Engineering Research Center for Advanced Rolling Technology,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 3)International School,Inner Mongolia University of Science and Technology,Baotou 014010,China Corresponding author,E-mail:adingwei@126.com ABSTRACT A kind of TRIP steel without Si was heat-treated on a Gleeble3500 thermal simulation testing machine. Its mechanical properties,microstructure,and phase transformation were studied by tensile machine,scanning electron microscope(SEM),transmission electron microscope (TEM),X-ray diffraction(XRD),and thermal dilatometer.The effects of bainite transformation temperature and time on the mechanical properties and retained austenite in the Si-free TRIP steel were analyzed.It is found that the Si-free TRIP steel has excellent overall mechanical properties with the tensile strength of 740 to 810 MPa and the elongation above 25%,which can reach up to 32%.The best comprehensive mechanical properties can be achieved when the isothermal bainite transformation temperature is 420 C.At this temperature,the tensile strength decreases and the elongation increases with the increase of bainite transformation time but the yield strength has no significant change.The size of ferrite grains in the Si-free TRIP steel is 3 to 4 um,smaller than that in the Si-containing TRIP steel.The volume fraction of retained austenite is 8%to 10%,about 3%lower than that in the Si-containing TRIP steel.Bainite transitions in the Si-free TRIP steel almost complete at 420 C for 300 s, but the diffusion of C still continues.Compared to the Si-containing TRIP steel,bainite transitions in the Si-free TRIP steel are much faster and the bainite transformation amount is bigger. KEY WORDS TRIP steel;silicon;mechanical properties;microstructure;phase transitions 收稿日期：2012-0404 基金项目：国家自然科学基金资助项月(50804005)
第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 连续退火的无 钢 的组织和 力学性能 定 巍呷龚志华唐 获 江海涛 王宝峰‘ 内蒙 占科技 人学材料 与冶金学院包头 北京科技 大学高效轧制国家 一程研究中心 北京 内蒙 占科技人学国际学院包头 困 通信作者 摘 要 在实验室用 热模拟试验机制备 了一种无 钢 利用拉仲试验机、扫描电镜 、透射 电镜 、 射线衍射 以及热膨胀仪对其力学性能 、微观组织和相变规律进 行研究 在此 基础 上分析 了贝氏体相变温度和 时间对 力 学性 能和残余奥 氏体的影响 无 钢呈现 良好的整体 力学性能 抗拉强度分布在 、 延仲 率均在 以 卜最 高可达 以 卜 贝氏体等温温度 为 ℃时能获得最佳的综合力学性能抗拉强度 随贝氏体相变 时间增 加而下降 延仲率随之土 升而屈服强度没有 猛著变化 尤 钢 的铁素体晶粒 大小约 为 、 卜 比含 钢铁索体晶粒细小 残余奥氏体的体积分数在 比含 钢低约 ℃保温 后贝氏体相变基 本结束而碳的扩散仍然在进行 无 工 钢贝氏体相变速率比含 钢快 贝氏体相变总量也更多 关键词 钢 硅 力学性 能 微观组织 相变 分类号 刀拼 ‘ 叭 ‘ 网‘ 万‘孔、一人。‘别 万 蒯 万‘瓜 、一 似 万 刀 。介 。‘ 丛 罗 肋 困 一 ￡ 一 一盯 价 一 一 ℃ 一 卜 一 一 一 如 一 一 收稿 日期 一 一 基金项目 国家 自然科学基金资助项 目 DOI :10．13374／j．issn1001－053x．2013．03．008
·320 北京科技大学学报 第35卷 TRIP (transformation induced plasticity) 热轧后酸洗，最终冷轧至1.4mm厚的薄板.冷轧钢 依靠相变诱导塑性很好地解决了传统高强钢强塑性 板用Gleebles3500进行热处理，在两相区800~820 不匹配的问题，自问世以来就被认为是最佳的汽车 ℃保温180s后空冷至贝氏体相变温度380~420℃ 用钢.传统的TRIP钢，通过在C-Mn钢中添加 保温300~600s,然后空冷至室温. 一定量的Si(质量分数为1.5%左右)来抑制渗碳体 实验用钢经热处理后切割成长度Lo=50mm的 在贝氏体等温相变阶段的析出，以便在室温下获得 非比例拉伸试样，在室温下用CMT5105万能拉伸 一定量的残余奥氏体.Si的添加是TRP钢能够商 试验机进行力学性能测试，加载速率为2 mm-min~l, 用化的重要基础，其作用主要体现在两个方面：抑 测得不同热处理工艺下实验用钢的屈服强度(R)、 制渗碳体析出和固溶强化2，然而高S含量会恶化 抗拉强度(Rm)和断后伸长率(A5o） 钢板表面质量，导致钢板热轧时表面形成大量稳定 试样经机械打磨和抛光后，用4%硝酸酒精侵 的Mn2SiO4氧化物，且这些氧化物在随后的酸洗 蚀，LE01450扫描电镜进行组织观察.透射电境 过程中不能被轻松去除3)，这严重影响了TRP钢 试样在-20℃双喷减薄，所用双喷液为5%高氯酸 的应用.基于高S含量的负面作用，如何尽可能降 +95%无水乙醇混合溶液，液氮冷却，电压50V,利 低TRIP钢中Si的含量且不影响力学性能是目前 用JEM2010透射电境进行观察. 针对TRIP钢的研究重点. 采用D/MAX-RB12KWX射线衍射仪测得衍 TRIP钢中添加Al可以抑制渗碳体析出，同时 射峰计算残余奥氏体含量和碳含量.为了避免在机 对表面质量没有显著的副作用，内此采用以A1代 械研磨和抛光时可能发生的形变诱导马氏体相变， Si的思路就成了众多研究者的首选4-刀.然而A没 影响奥氏体含量的检测结果，射线衍射试样在机械 有固溶强化作用，这将导致TRP钢强度下降，对 研磨后，进行电解抛光，电解液用70%无水乙醇 于780MPa级别TRIP钢而言其影响尤为显著.采 +20%高氯酸+10%丙三醇的混合溶液，抛光电卡15 V.残余奥氏体的体积分数计算如下14： 用以A1代Si的TRIP钢，为了保证强度达到780 MPa级别，一方面要保证Si的质量分数在0.5%，另 IKa V=1,K。+IaK (1) 一方面要添加一定量的微合金元素来提高强度.内 此采用以A】代Si的TRIP钢，在降低Si的影响方 式中，V,是残余奥氏体的体积分数，【，是奥氏体 面效果有限. {200}、{220}和{311}品面衍射峰的积分强度，Ia是 P是一种极强的固溶强化元素，Chen等s]是最 铁素体{200}、{211}晶面衍射峰的积分强度，K。和 先研究在TRIP钢中添加P的学者.Chen等认为， K,分别是铁素体相和奥氏体相的反射系数 钢中添加质量分数为0.07%的P足以产生显著的强 残余奥氏体的碳质量分数为15 化效果.在Chen之后针对含P TRIP钢进行研究 C=(a1-3.547)/0.0467. 的研究者也认为P的添加量在0.05%~0.10%（质量 (2) 分数)之间即可产生显著的效果9-1山.笔者在针对 式中，C,是残余奥氏体的碳质分数，αy是残余 热镀锌TRIP钢的研究中成功制备了780MPa无 奥氏体{220}的晶格常数. Si TRIP钢1I,且其力学性能尚优于含Si热镀锌 利用热膨张仪DIL850测定了实验用钢在热处 TRIP钢1，在该钢中采用复合添加A1和P的方 理过程中的膨胀曲线，重点对贝氏体等温阶段的相 式实现了完全取代S.受此启发，笔者采用这种无 变进行研究，所用试样为中4mm×10mm的小圆柱. Si热镀锌TRIP钢的成分，在实验室进行无Si连 续退火TRP的尝试，对其力学性能、微观组织及 2实验结果及分析 相变规律进行研究，并与传统的含Si TRIP钢进行 2.1力学性能 比较 图1反映了无Si TRIP钢在连续退火：艺条件 下抗拉强度和延伸率的分布.由图可知无Si TRIP 1实验材料及方法 钢拥有良好的综合力学性能，其抗拉强度主要分布 实验用钢化学成分（质量分数，%）为C0.22, 在750~790MPa,延伸率均在25%以上，强塑积均 Mn1.58,A11.16,P0.068,S<0.005,N<0.006,Fe余 在20000MPa%以上.从力学性能指标米看，木实 量.合金经真空熔炼后热锻至60mm厚，在1200℃ 验用钢在合适的热处理工艺下能够达到780MPa级 的箱式加热炉中加热保温1.5h,热轧至4.2mm厚， 连续退火TRIP钢对力学性能的基本要求，但是其
· · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 卷 钢 依靠相变诱导塑性很好地解决了传统高强钢强塑性 不匹配的问题 自问世 以来就被认为是最佳 的汽车 用钢川 传统的 钢 通过在 一 钢 中添加 一定量的 质量分数为 左右 来抑制渗碳体 在 贝氏体等温相变阶段 的析 出以便在室温下获得 一定量的残余奥 氏体 的添加是 钢 能够 商 用化 的重要基础 其作用主要体现在两个方面 抑 制渗碳体析 出和固溶强化闭 然而高 含量会恶化 钢板表面质 量导致钢板热轧时表面形成大量稳定 的 氧化物 且这些氧化物在随后的酸洗 过程中不能被轻松去除阁这严重影 响了 钢 的应用 基于高 含量的负面作用 如何尽 可能降 低 钢 中 的含量且不影响力学性能是 目前 针对 钢 的研究重点 钢中添加 可以抑制渗碳体析出同时 对表面质量没有显著的副作用 因此采用 以 代 的思路就成 了众多研究者的首选 一 然而 没 有 固溶强化作用 这将导致 钢强度下降对 于 级别 钢而言其影响尤为显著 采 用 以 代 的 钢 为了保证强度达到 级别一方面要保证 的质量分数在 另 一方面要添加一定量的微合金元素来提 高强度 因 此采用 以 代 的 钢 在降低 的影响方 面效果有 限 是一种极强的固溶强化元素 等 是最 先研究在 钢 中添加 的学者 等认为 钢 中添加质量分数 为 的 足 以产生显著的强 化效果 在 之后针对含 钢进行研究 的研究者也认为 的添加量在 、 质量 分数 之间即可产生显著的效果 一‘ 笔者在针对 热镀锌 钢 的研究 中成功制备 了 无 钢 且其力学性能尚优于含 热镀锌 钢 在该钢 中采用复合添加 和 的方 式实现 了完全取代 受此启发 笔者采用这种无 热镀锌 钢 的成分 在实验室进行无 连 续退火 的尝试 对其力学性 能、微观组织及 相变规律进行研究 并 与传统的含 钢进行 比较 热轧后酸洗 最终冷轧至 厚的薄板冷轧钢 板用 进行热处理 在两相 区 ℃保温 后空冷至 贝氏体相变温度 、 ℃ 保温 、然后空冷至室温 实验用钢经热处理后切割成长度 。 的 非 比例拉伸试样 在室温下用 万能拉伸 试验机进行力学性能测试加载速率为 · 一 测得不同热处理一「艺下实验用钢的屈服强度 、 抗拉强度 和断后伸长率 。 试样经机械打磨和抛光后 用 硝酸酒精侵 蚀 扫描 电镜进行组织观 察 透射 电境 试样在 一 ℃双喷减薄 所用双喷液 为 高氯酸 十 无水 乙醇混合溶液液氮冷却 电压 利 用 透射电境进行观察 采用 一 射线衍射仪测得衍 射峰计算残余奥氏体含量和碳含量 为 了避 免在机 械研磨和抛光时一可能发生的形变诱导马 氏体相变 影响奥 氏体含量的检测结果射线衍射试样在机械 研磨后 进行 电解抛光 电解 液用 无水 乙醇 高氯酸 十 丙二醇的混合溶液 抛光电乐 残余奥 氏体的体积分数计算如下口 叭 几兀。 几兀。 凡 式中叭 是残余奥氏体的体积分数几 是奥氏体 、 和 晶面衍射峰的积分强度 是 铁素体 、 晶面衍射峰的积分强度 和 凡 分别是铁素体相和奥氏体相的反射系数 残余奥氏体的碳质量分数为 一 式中味 是残余奥氏体的碳质最分数 是残余 奥氏体 的晶格常数 利用热膨胀仪 测定 了实验用钢在热处 理过程 中的膨胀 曲线 重点对 贝氏体等温阶段的相 变进行研究 所用试样为 中 的小圆柱 实验材料及方法 实验用钢化学成分 质量分数 为 余 量 合金经真空熔炼后热锻至 厚在 ℃ 的箱式加热炉中加热保温 热轧至 厚 实验结果及分析 力学性 能 图 反映了无 钢在连续退火 艺条件 下抗拉强度和延伸率的分布 由图可知无 钢拥有 良好 的综合力学性能 其抗拉强度主要分布 在 、 延伸率均在 以上 强塑积均 在 以上 从力学性能指标来看 木实 验用钢在合适 的热处理工 艺下能够达到 级 连续退火 钢对 力学性 能的基木要求 但 是其
第3期 定巍等：连续退火的无Si TRIP钢的组织和力学性能 321· 「艺窗口较窄，因此扩大其工艺窗口将是笔者下一 体形貌为多边形铁素体，贝氏体形貌为颗粒状，颜 阶段L作的重点 色'与铁素体颜色相近：无Si TRIP钢中铁素体晶粒 33 大小约为3~4m,贝氏体品粒大小约为1~2um. .380℃ 32 o400℃ 800 吧 31 4420℃ 30 抗拉强度 750 31 700 30 274 延伸率 29 26 28 25 600 屈服强度 730740750760770780790800810 27 抗拉强度/MPa 550 图1无Si TRIP钢不同贝氏体温度时抗拉强度和延伸率散 300 400 500 600 点图 贝氏体相变时间/s Fig.1 Tensile strength and elongation values of Si-free TRIP 图2贝氏体相变温度为420℃时贝氏体等温时间对力学性 steel at different isothermal bainite transformation tempera- 能的影响 tures Fig.2 Influence of isothermal bainite transformation time on the mechanical properties at the isothermal bainite transfor- 由图1还可知：贝氏体等温温度对延伸率有显 mation temperature of 420 C 著的影响，随着贝氏体等温温度从380增加至420 ℃，延伸率呈增加趋势，贝氏体等温温度对抗拉强 为了更直观反映无Si TRIP钢的组织特点，引 度影响的规律则不明显，贝氏体等温温度为420℃ 入含Si-TRIP钢进行比较.含Si TRIP钢的化学成 时能获得最佳的综合力学性能.在该贝氏体等温温 分（质量分数，%）为：C,0.190.22:Mn,1.40~1.60: 度下分析等温时间(tBT)对力学性能的影响，如图 Si,0.500.60:Al,1.10~1.30:Nb+V,0.130.15:Fe 2所示.由图可知，随着贝氏体等温时间延长，抗拉 余量.钢板用G1 eebles3500进行热处理.热处理1艺 强度旱现下降趋势，同时延伸率大幅增加，屈服强 为：在两相区800~820℃保温180s后空冷至贝氏 度没有显著变化.贝氏体等温时间对抗拉强度的影 体相变温度380~420℃保温4006008，然后空冷 响规律与传统含Si TRIP钢一致.此外，本文所研 至室温.其力学性能为：屈服强度470~525MPa, 究的尤Si TRIP钢其屈服强度很高，在575MPa附 抗拉强度780850MPa,延伸率24%~30%. 近波动，而且贝氏体等温时间对屈服强度没有显著 如图3(b)所示，含Si TRIP钢的铁素体晶粒大 影响.无Si TRIP钢在连续退火1，艺下所呈现出来 小约为5um,i而无Si TRIP钢的铁素体晶粒大小约 的屈服强度是一个值得关注的现象，文献[16对其 为3~4m,较含Si TRIP钢铁素体晶粒而言显著 原内做了深入的研究 偏小.此外，贝氏体晶粒的特点也有所不同.采用图 2.2微观组织 像分析软件并结合传统的手工数点法对无S及含 无Si TRIP钢微观组织如图3(a)所示（图中 Si TRIP钢中的贝氏体晶粒大小进行了统计分析， RA为残余奥氏体，F为铁素体，B为贝氏体，下 结果如图4所示.由图可知，含Si TRIP钢贝氏体 同)，由铁素体、贝氏体以及残余奥氏体组成，其组 的晶粒大小主要集中在1~1.5um范围内，而无Si 织构成与传统含Si TRIP钢尤异：TRIP钢中铁素 TRIP钢贝氏体晶粒则在1~2.5um范围大氧存在 2μm 2四 图3微观组织形貌.(a)无Si TRIP钢：(b)含Si TRIP钢 Fig.3 Microstructures of TRIP steel:(a)without Si;(b)with Si
第 期 定 巍等 连续退火的无 钢的组织和力学性能 · · 「艺窗 口较 窄 州此扩 大其 艺窗 口将是笔者下一 阶段 作 的重 点 八一‘门︺口﹄ 伪白 一 ℃ ℃ ▲ ℃ 体 形貌 为多边 形铁素体 贝氏体形貌为颗粒状 颜 色 铁素体颜色相近 无 钢 中铁素体 晶粒 舀八一 大小约 为 卜 贝氏体 晶粒大 小约为 、 卜 凸日口︹ 铃髦喇享 匕一廿日口︵︸曰 赵卿退川 等季喇水 一︸一﹃才 卜 〔 图 点图 抗拉强度 无 钢不同 贝氏体温度时抗拉强度和延伸率散 一 瓜 由图 还 可知 贝氏体等温温度对延伸率有显 著的影响随着 贝氏体等温温度从 增加至 ℃延伸率呈增加趋势 贝氏体等温温度对抗拉强 度影响的规律则不明显贝氏体等温温度为 ℃ 时能获得最佳的综合力学性能 在该 贝氏体等温温 度下分析等温时间 仕 对力学性能的影响如图 所 示 由图可知 随着 贝氏体等温时间延 长抗拉 强度 呈现 下降趋势 同时延伸率大幅增加 屈服强 度没有显著变化 贝氏体等温时间对抗拉强度 的影 响规律 与传 统 含 钢一致 此外 木 文所研 究的无 钢其屈服强度很高在 附 近波动 且 贝氏体等温时间对屈服强度没有显著 影响 无 钢在连续退火 艺下所呈现 出来 的屈服强度是一个值得关注的现象文献 对其 原 因做 了深入的研 究 微观组 织 无 钢 微观组织如 图 所示 图中 为残余 奥 氏体 为铁素体 为 贝 氏体 下 同 由铁素体 、贝氏体 以及残余奥 氏体组成 其组 织 构成 与传统 含 钢 无异 钢 中铁 素 一 曰‘ 一 一 一 一 一‘ 贝氏体相变时间 图 贝氏体相变温度 为 ℃时 贝氏体等温时间对力学性 能的影响 为了更直观反映无 钢的组织特 点引 入含 一 钢进行 比较 含 钢的化学成 分 质量分数 为 、 、 、 、 余 呈 钢 板用 进 行热处理 热处理 艺 为 在两相 区 ℃保温 后空冷至 贝氏 体相变温度 、 保温 、 然后空冷 至 室温 其 力学性 能为 屈服 强度 、 抗拉强度 延伸率 如图 所示含 钢的铁素体晶粒大 小约 为 林 而无 钢 的铁素体 晶粒 大小约 为 、 卜 较 含 钢铁素体 晶粒而 言显 著 偏小 此外贝氏体 晶粒的特 点也有所不同 采用图 像分析软件并 结合传统 的手 数 点法对无 及 含 钢 中的 贝 氏体 晶粒 大小进 行 了统计 分析 结果如 图 所 示 由图 可知 含 钢 贝氏体 的晶粒大小主 要集 中在 、 卜 范围 内 无 钢 贝氏体晶粒则在 、 协 范围大 星存在 图 微观组织形貌 无 钢 含 钢
322 北京科技大学学报 第35卷 50 为了解无Si TRIP钢整体形貌，采用透射电 □含Si TRIP钢 器无Si TRIP钢 镜对尤Si TRIP钢典型试样进行观察，如图5所 40 示.由图可知，在大块铁素体晶粒之间存在复杂的 30 组织，包括贝氏体、残余奥氏体(RA)还行一些小 尺寸的铁素体.颗粒状的残余奥氏体存在」铁素体 20 晶界处，颗粒直径大约0.5m,并紧邻贝氏体.由图 10 5还可以观察到无Si TRIP钢贝氏体由板条状铁素 体及奥氏体薄膜构成，板条状铁素体的位错密度远 1 1-1.51.5-22-2.5 >2.5 高J于块状铁素体，奥氏体薄膜厚度不足0.1m.残 晶粒尺寸/μm 余奥氏体除了大伞分布铁素体晶界处以及极少录 图4无Si TRIP钢和含Si TRIP钢贝氏体品粒大小分布 存在」贝氏体板条间外，还行部分存在」铁素体品 Fig.4 Distribution of bainite size for TRIP steel with and 内，如图6所示 without Si (c) (b) 0.5m 0.5um 图5无Si TRIP钢的透射电镜形貌.(a)明场像：(b)暗场像：(c)残余奥体的衍射花样 Fig.5 TEM micrographs of TRIP steel without Si:(a)bright field image:(b)dark field image;(c)electron diffraction pattern of retained austenite (b) 0.24m 0.24m 图6无Si-TP钢中分布在铁素体品内的残余奥氏体.(a)叨场像：(b)暗场像：(c)我余奥氏体的衍射花样 Fig.6 Micrographs of retained austenite particles in ferrite for TRIP steel without Si:(a)bright ficld image:(b)dark field image: (c)electron diffraction pattern of retained austenite 残余奥氏体是TRIP钢产生TRIP效应的源泉， 残余奥氏体的体积分数在11%~13%，相比之下尤 利用X射线衍射仪测量了无Si TRIP钢中残余奥 Si TRIP钢残余奥氏体的体积分数要低约3%.残余 氏体的体积分数以及残余奥氏体中碳的质量分数， 奥氏体量偏少带米的影响文献[16)已经做了深入 并与含Si TRIP钢进行比较.发现无Si TRIP钢残 研究.在X射线衍射实验基础上分析了贝氏体相变 余奥氏体的体积分数在8%~10%，而含Si TRIP钢 时间对残余奥氏体的体积分数和碳的质量分数的影
第3期 定巍等：连续退火的无Si TRIP钢的组织和力学性能 323· 响.发现贝氏体相变时间（贝氏体相变时间≥300s 体发生贝氏体相变时试样的体积会增加，反映在图 对无Si TRIP钢残余奥氏体的体积分数没行显著影 8中是dL/L增加，而增加的速率则反映了相变的 响，而对残余奥氏体中碳的质量分数变化冇显著影 速率，总体的变化量则反映了相变总量 响，如图7所示.这表明在贝氏体相变300s后，相 由图8可以看山，与含Si TRIP钢一样，尤 变过程基木结宋，而碳的扩散却仍然在继续 Si TRIP钢的贝氏体相变在相变开始阶段显著发生， 而1当两相区加热温度在800~820℃变化时，两相 15 1.35 别 区加热温度对贝氏体相变进程没有显著的影响.由 1.30 12 图8和表1可知：尤Si TRIP钢在初始阶段的相 1.25 变迷率远高于含Si的TRIP钢，而几最终的相变 9 1.20 总也多于含Si的TRIP钢：含Si和不含Si的 TRIP钢之间最显著差异体现在贝氏体相变开始阶 6 1.15 段的相变速率和相变总量上. 300 400 500 600 贝氏体相变的本质不是木文所关注的，木文从 贝氏体相变时间/s 贝氏体和变形核的角度来分析贝氏体相变速率产生 图7贝氏体相变时利对无Si TRIP钢线余奥氏体的影响 差异的原内.图8中所描述的含Si和尤Si TRIP钢 Fig.7 Influence of isothermal bainite transformation time on 贝氏体和变的热过程是相同的，内此温度将不构成 retained austenite in TRIP steel without Si 影响贝氏体相变形核率的主要内素.缺陷密度是影 2.3相变规律 响固态相变形核率的一个重要因素，钢中的位错、 图8反映了含Si和尤Si TRIP钢在热处理过程 晶界以及析出物和杂质等可以为固态相变中的新相 中的膨张曲线.表1统计了两种钢不同艺下贝氏 提供大量的形核点，新相优先在这些缺陷处形核. 体相变开始阶段和结束阶段的dL/L值（热膨胀试 前一节已经分析过，无Si TRIP钢组织的一个显著 样在实验过程中线膨胀量与原始长度的比值).按照 特点是其铁素体晶粒细小，这就意味着无Si TRIP 淬火热膨胀仪测量相变的原理，通过采集体积（长 钢组织拥有比含Si TRIP钢更多的晶界，因而能够 度)变化来反映相变.如果没冇发生相变，在等温阶 在贝氏体相变中提供更多的形核点，从而提高贝氏 段试样的体积将不发生变化：当等温阶段过冷奥氏 体相变的形核率，进提高贝氏体相变速率 0.014 0.012 一一线膨胀率800 0.012 一线膨胀率 800 -温度 温度 0.010 0.010 600 600 D.008 400 相变结束. 400 0.006 0.004 200 200 0.002 相变开始 0.002 相变开始 0.000 0.000 0 0 200 400600 800) 1000 200 400600 800 1000 时间/s 时间/8 (a) (b) 一线膨胀率 0.014 0.012 800 线膨胀率 温度 0.012 …温度 800 0.010 0.008 600 0.010 600 0.006 相变结束… ￥008 400 相交结束 00 0.004 200 0.004 0.002 相变开始 0.002 0.000 相变开始 0.000 0 200400600 800 1000 0 200400600 时间/s 800 1000 时间/s (c) (d) 图8不问热处理T艺下TRIP的的热膨胀曲线.(a)含硅，800℃：(b)无硅，800℃：(c)含硅，820℃：(d)无硅，820℃ Fig.8 Dilatometric curves of TRIP steel during heat treatment:(a)with Si at 800 C;(b)without Si at 800 C;(c)with Si at 820℃；(d)without Si at820℃
第 期 定 巍等 连续退火的无 钢的组织和力学性能 · · 响 发现 贝氏体相变时间 贝氏体相变时间 对无 钢残余奥 氏体的体积分数没有显 著影 响 对残余 奥 氏体 中碳 的质 呈分数变化有显 著影 响如图 所示 这表明在 贝氏体相变 后 相 变过程基木结束 而碳 的扩散却仍然在继续 一一一不习 召 彭进 ‘另‘霭馒 月二一 一、、、多 一一一二一 引」‘“纂母 选 ‘ 出 上 － 一一－ 一 一」‘注。影、 又 椒 甘︸八 绷求耸长斟架傲密出彩享 贝氏体相变时间 、 图 贝氏体相变时问对无 钢残 余奥氏体的影响 且 相变规律 图 反映 了含 和无 钢在热处理过程 中的膨胀 曲线 表 统一一了两种钢不 同 艺下 贝氏 体相变开始阶段和结束阶段的 值 热膨胀试 样在实验过程中线膨胀 最原始 长度的比值 按照 淬火热膨胀仪测 最相变的原理 通过采集体积 长 度 变化来反映相变 如果没有发生相变在等温阶 段试样 的体积将不发生变化 当等温阶段过冷 奥氏 体发生 贝氏体相变时试样 的体积会增加反映在 图 中是 增加 增加的速率则反映 了相变 的 速率 总体的变化量则反映 了相变总量 由图 可 以看 出与 含 钢 一样 无 钢的贝氏体相变在相变开始阶段显著发生 而且 当两相区加热温度在 ℃变化时两相 区加热温度对 贝氏体相变进 程没有显著 的影响 由 图 和表 可知 无 钢 在初 始阶段 的相 变速率远高 」几含 的 钢 而且最终的相变 总 最也 多 二含 的 钢 含 和不含 的 钢之 间最显著差异体现在贝氏体相变开始阶 段 的相变速率和相变总量上 贝氏体相变的本质不是木文所关注的木文从 贝氏体相变形核的角度来分析 贝氏体相变速率产生 差异的原因 图 中所描述 的含 和无 钢 贝氏体相变 的热过程是相 同的因此温度将不构成 影响 贝氏体相变形核率 的主要因素 缺陷密度是影 响固态相变形核率的一个重要因素钢 中的位错 、 晶界以及析出物和杂质等可以为固态相变中的新相 提供大 最的形核点 新相优先在这些缺 陷处形核 前一节 己经分析过 无 班 钢组织的一个显著 特 点是其铁素体晶粒细小这就意味着无 钢组织拥有 比含 钢更多的晶界 因而能够 在 贝氏体相变 中提供更多的形核点从而提高贝氏 体相变的形核率 进 而提高贝氏体相变速率 侧蛆护 只匕山丹︶﹄︸ 刀 一 － 线膨胀率 刀 刀 一 － 线膨胀率 侧望护 哥遵绷妻 凸匕妇﹃ 曰日︵︺八 「 一 飞 讲妻激嘟 时间 、 日寸司 。 侧蛆护 － 线膨胀率 改山︹二月︺︸曰八 八日山 刀 一 侧鸡护︹ 并姿遵浙 刀 一 并妻遵浙 相变结甫一 一川 ‘ 时间 全冈白勺热膨胀 线 时间 图 不 同热 处理 下艺下 含硅 ℃ 无 李 ‘ 含硅 无硅 ℃