屈服强度800MPa的低碳微合金钢

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2001.04.019 第23卷第4期 北京科技大学学报 VoL23 No.4 2001年8月 Jouraal of Ualversity of Scieace and Technology Beljing Ag2001 屈服强度800MPa的低碳微合金钢 柳得橹”傅杰)康永林)王元立》王艳丽)迪林) 1北京科技大学材料物理与化学系，北京1000832北京科技大学治金学院3)北京科技大学压力加工系 精要研究了不同成分特征的含锰低碳撒合金钢通过控轧控冷后回火的组织与力学性能 M山含量为17%~2.3%的试验钢轧后经快冷和中温回火获得了高强度和一定的塑性、制性.其 中含0.06%C,2.3%M血，0.21%41和撒量Nb,五，B的快冷回火钢屈服强度(a)超过800MP4,延 伸率大于14%，室温冲击韧性134174.5Jcm2,-40℃冲击韧性为103~110J/cm2,具有由变形奥 氏体转变成的细小贝氏体组织。 关绩调高强度徽合金钢；变形奥氏体的贝氏体转变：组织与性能；含丽钢 分类号TG142.1 在一定洁净度和低合金化条件下，钢的组 钢板，用标准拉伸试样测定了钢板的力学性能 织控制是获得优良的综合性能，特别是高强度、 并对其组织和形成机制作了观察分析，获得了 高韧性的关键.发展新一代钢铁材料的研究重 一些有意义的实验结果. 点仍是对钢的晶粒细化研究.仅靠控制钢的奥 氏体再结晶来细化组织，其晶粒尺寸下限只能 1实验方法 达到10m水平.为了获得徽米、亚徽米甚至 试验钢由实验室真空感应炉冶炼，B1-B4 更细小的组织，必须控制钢中的相变.大量研究 钢每个钢锭25kg,高洁净钢3Y为5kg钢锭，成 表明，以贝氏体或马氏体相变为基础，对低碳徽 分由表1给出.试验钢包括不同的洁净度；在合 合金钢进行组织控制，是实现徽合金钢强韧化 金成分设计上为了降低贝氏体转变温度B和 的最有效途径之一网.其主要强化方式为晶粒细 提高贝氏体淬透性，添加了硼并提高了试验钢 化（包括贝氏体板条的组织细化）、弥散强化及 的锰含量，考虑到A1对徽合金钢的贝氏体相变 位错亚结构强化等.细晶粒贝氏体组织钢由于 动力学可能影的响，加人一定量的A;铌则有 有效晶粒尺寸小、位错密度高以及细小弥散的 降低B,阻止奥氏体再结晶和沉淀强化的作用. 析出相可以得到很高的强度与韧性，而且可能 B1-B4钢锭先锻造成40mm厚板坯，然后 在工业生产中通过对热加工工艺参数的调整来 按设计的轧制工艺在实验室进行了4组热轧试 控制钢的Y→α转变特别是贝氏体相变动力学， 验，经5道次轧成6mm厚钢板.第1,2组试验钢 实现对其组织与性能的控制，获得满意的综合 开轧温度1100℃、终轧温度分别为750-820℃ 性能. (钢板编号：B1a,B2a,B3a,B4a)和840-890℃（编 本工作对实验室制备的低碳撤合金钢进行 号：B1b,B2b,B3b,B4b5第3,4组试验钢开轧温度 了研究，经特定的控轧控冷工艺轧成6mm厚的 1050℃，终轧温度分别为750~820℃（编号B1c, 表士试验钢的化学成分（质量分败） Table 1 Chemical composition of the steels % 样品 C Mn Si Nb Ti V B N Al Bi 0.044 1.79 0.450.0490.0300.00530.00870.0180.00370.00670.21 B2 0.0622.34 0.470.0440.0290.00380.01100.0320.00670.00630.21 B3 0.049 1.670.320.0520.0110.00300.00200.0370.00480.00960.033 B4 0.0202.010.350.0470.0110.00250.00170.0380.00580.00440.020 3Y0.0431.540.140.0440.0420.00240.0005-0.00200.0045- 收稿日期2001-02-12柳得槽女，教授 ★国家新一代解铁材料置大基鼬研究项目资助0No.G19998061500)

第 第 期 4 . 3 2 创冲 年 月 . 1 北 京 科 技 大 学 学 报 而 . 目 曲 . o U f 吻 吐 . 幽山 . . . 目 勺日自 。晌盯 . 跳幼加 g N 、 甸 如 4 . L 3 2 冬 的 . A 1 2 屈服强度 0 0 的低碳微合金钢 8 a M P 柳得桥 ” 傅 杰 ) 2 康永林 ” 王元立 ” 王艳丽 ” 迪 林 , 2 l 月匕京科技大学材料钧理与化学系 , 北京 l以扣 8 3 2月匕京科技大学冶金举院 3 划匕京科技大学压力加工东 摘 共 研究了不同成分特征的含锰低碳徽合金钢通过控轧控冷后 回火的组织与力学性能 . M如含 t 为 1 . 7% ~2 3 % 的试脸钢轧后经快冷和 中温回火获得了高强度和一定的塑性 、 韧性 . 其 中含 .0 06 %心 , .2 3% M a , .0 21 肠 A I 和徽 t 协 , n , B 的快冷回火钥屈 服强 度伽刁超过 吕阅州田氏 延 伸率大于 14% , 室沮 冲击韧性 l3 ~4 l 74 .5 ’lJ 油 刁, 一40 ℃ 冲击韧性为 103 ~ 110 cJ/ m . , 具有由变形奥 氏体转变成的细小贝 氏体组织 . 关 , 词 高强度 徽合金钥 ; 变形奥氏体的 贝 氏体转变 ; 组织 与性能 ; 含翻钢 分类号 T G 142 ) 在一定洁净度 和低合金化条件下 , 钢 的组 织控制是获得优良的综合性能 , 特别是高强度 、 高韧性的关键 . 发展新一代钢铁材料的研究重 点仍是对钢 的晶粒细起研究 . 仅靠控制钢 的奥 氏体再结晶来细 化组 织 , 其晶粒尺寸下限只能 达到 10 阿 水平 `1 . 为 了获得徽米 、 亚微米甚至 更细小 的组织 , 必须控制钢 中的相变 . 大 t 研究 表 明 , 以 贝 氏体或马 氏体相 变为基础 , 对低碳徽 合金 钢进行组织控制 , 是实现徽合金 钢强韧化 的最有效途径之一吼 其主要强化方式为晶粒细 化 (包括贝 氏体板条的组织细化 ) 、 弥散强化及 位错亚结构强化等 . 细晶粒 贝氏体组 织钢 由于 有效晶粒尺寸小 、 位 错密度高以及 细小 弥散的 析出相 可以 得到很高 的强度与韧性 , 而且 可能 在工业生产 中通过对热加工工艺参数的调整来 控翻钢 的 丫一。 转变特别是 贝氏体相变动力学 , 实现对其组织与性 能的控 制 , 获得满 意的综合 性能 . 本工作对实验室制备 的低碳徽合金钢进行 了研究 , 经特定的控轧控冷 工艺轧成 6 m 厚 的 钢板 . 用标准拉伸试样测定 了钢板 的力学性 能 并对其组织 和形成 机制作了观察分析 , 获得 了 一些有 意义 的实验结果 . 1 实验方法 试验钢 由实验 室真空感应炉 冶炼 , B 卜B 4 钢每个钢锭 25 kg, 高洁净钢 3 Y为 s gk 钢锭 , 成 分由表 1 给出 . 试验钢包括不 同的洁净度 ; 在合 金成分设计上为 了降低 贝氏体转变温度 sB 和 提 高贝氏体淬透性 , 添加 了翻并提高了试验钢 的锰含 t , 考虑 到 A I对徽合金 银的贝 氏体相变 动力学可 能影 的响 , 加人 一定 t 的 lA ; 铭则有 降低 sB , 阻止 奥氏体再结晶和沉淀强化的作用 . B l一B4 俐锭先 艘造成 40 m 刃。 厚板坯 , 然后 按设计的轧制工艺在实验室进行 了 4 组热轧试 验 , 经 5 道次轧成 6 ~ 厚钢板 . 第 1夕组试验钢 开轧温度 1 0 ℃ 、 终轧 温度 分别为 75 0 阳8 2 0℃ (钢板编号 : B l .a B aZ, B 3,a R耘 ) 和 8《 卜 8卯℃ (编 号 : B l b尹 b2 ,B 3b工“ b ) ;第 3 ,4 组试验俐开轧温度 1 0 5 0℃ , 终轧沮度分别为 7 50 一 82 0℃ (编号: B lc , 衰 r 试脸钥的化 举成分(段 , 分傲 , 介助触 1 伪 . . 山, . c o . 州 . 峪 . Of 恤 e 比洽七 样品 C M n 5 1 N b 竹 P S V 残 N A l .0 例 4 .0 06 2 .0 例 9 0 . 02 0 .0 04 3 l 。 79 2 . 34 1 . 67 2 . 0 1 1 . 5 4 0 . 4 5 0 . 4 7 0 . 32 0 . 35 0 . 14 .0 04 9 .0 04 4 0 . 052 0 . 04 7 0 . 以 4 0 . 03 0 0 . 02 9 0 . 0 11 0 . 0 11 .0 04 2 0 . 0 5 3 .0 X() 3 8 0 . 0 3 0 .0 0() 2 5 0 . 的2 4 0 . 0() 8 7 0 . 0 11 0 0 . 加 2 0 0 . 0 17 .0 伽旧 5 0 . 0 18 0 . 03 2 0 . 03 7 0 . 03 8 .0 加 3 7 .0 00 6 7 .0 以抖 8 0 . 0() 5 8 .0 X() 2 0 .0 1阅巧 7 .0 0 6 3 0 . 0() 9 6 .0 0 4 4 .0 0( 阵 5 0 . 2 1 0 . 2 1 0 . 03 3 .0 02 0 3B4BBIZ 收摘 日期 2加 l闷粉~ 12 柳得格 女 , 教授 * 国家折一代俐铁材料宜大羞础研究项 目资助伪七 . G】望冲8肠 15 0 ) DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2001. 04. 019

·358 北京科技大学学报 2001年第4期 B2c,B3c,B4c)和840-890℃（编号：B1d,B2d,B3d, 为2次测量的平均值.其中B2c(终轧温度780 B4d).钢板轧后快冷再经中温回火， ℃)和B2d试样（终轧温度890℃）屈服强度超过 处理后的钢板按国家标准加工成12.5mm 800MPa,延伸率大于14%，室温与-40℃的冲 宽的拉伸试样（标距长60mm)和V-缺口5mm 击韧性分别为134174.5J/cm2和103~110J/cm2 厚冲击试样并进行力学性能测定.同时对轧后 试样的拉伸曲线上都没有屈服点 快冷钢板试样进行回火实验.回火温度540℃或 囊2B1一B4钢轧后快冷中温回火试样的力学性能 600℃，保温时间分别为5,10,25,40,60,90min,水 Table 2 Mechanical properties of the tempered steels B1 冷，上述样品经研磨和抛光后，测定了其维氏硬 B4 度HV。用4%硝酸酒精溶液将样品浸蚀后，在 No /MPa a/MPa 5/%a/小-cm2a/小cm6an/℃ 金相显馓镜和扫描电镜下观察试样组织. Blc 754 791 14.9 158.7 86 B2c 812 881 14.4174.5 103 780 2 实验结果 B3c 726 730 17.5 186 155.3 750 B4c 709 725 15.7 251 142 820 2.1钢的连续冷却转变行为 Bld 731 74216.0°187 125.7 880 为了确定试验钢的加工工艺参数，并能将 B2d 814 820 134 110 890 研究成果直接应用于生产，本工作研究了试验 B3d 746 752 13.81873 82 840 钢的连续冷却转变行为.利用Gleeble1500热模 B4d 73676516.0249.5 162.5880 拟机测定了B3,B4钢的连续冷却转变曲线(CCT ◆不规范的断裂样品；A一终轧温度；第5,6列a4分 曲线).实验测定的连续冷却转变曲线示于图1 别在室温和一40℃下测定 12 2,3试样回火时的强度变化 10 为了解回火试样的性能与组织的稳定性， 研究了轧后快冷试样在540℃或600℃回火过 程中的强度变化，实验结果如图2所示.图中每 6 -B3 个强度值由对同一试样4次测量的硬度HV1平 4 *B4 均值换算得到，各次测量值与平均值之差小于 2 -冷却速度/℃84 2015106 B3的HV/MPa 725834762687622 560 3%.由图可见：不同终轧温度的B2试样在540℃ 0B4的Vw/MPa 734788715745696 等温保持直到90mim,其抗拉强度始终保持在1 0 9 100 1000 000MPa附近，比B3,B4钢高了100-200MPa. t/8 终轧温度为820℃B2a)和850℃B2b)的B2钢 图13与B4铜的CCT曲线和硬度HVw 回火后强度没有很大差别，高终轧温度钢的强 Fig.1 Contianous coolng transformation curve(CCT)of 度略高；B3钢880℃终轧回火试样的抗拉强度 the steel B3 and B4 as well as vickers-hardness 由图1的CCT曲线可见：B4钢因其含碳低， 1300 ■B24 ×B3b 则A,温度明显高于B3,二者的贝氏体开始转变 1200 口B2b +B3a 温度B,均在550610℃范围，随冷却速度增加而 1100 降低，B4的B温度比B3略低.观赛表明：B3和 1000 B4钢试样以10~15℃/s的速度冷却时获得以贝 900 氏体为主的组织和较高强度，在较快冷速下B3 800 基本上是贝氏体，而B4钢由于锰含量较高（为 700 2.01%),因而含有较多的残留奥氏体 0 20 40 60 80100 2.2试验钢的力学性能 t/mmn 对经过不同热加工工艺和处理的试验钢用 图2B2,B3,B4铜经不同温度终轧快冷后在540600℃ 拉伸试样测定了力学性能，轧后快冷再经中温 回火时的强度变化 回火试样的力学性能由表2给出.表中一40℃的 Fig.2 Effect of tempering at 540-600C on tensile stren- 冲击韧性为3次测量的平均值，室温冲击韧性 gth of the steel B2,B3,and B4 cooled rapidly from difer- ent finishing temperature of rolling

北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 1 `年 第 4 期 B Z c , B 3 c , B 4C ) 和 8《 卜 89() ℃ (编号 : B l 氏B dZ, B 3 .d B d4 ) . 钢板轧后快冷再经 中温 回火 . 处 理后的俐板按国家标准加工 成 12 .5哑 宽 的拉伸试样 (标距长 60 ~ )和 v 一 缺 口 s n 厚 冲击试样并进行力学性 能测定 . 同时对轧后 快冷钢板试样进行回火实验 . 回火温度 5 40 ℃或 6 0 ℃ , 保沮时 间分别为 5, 10必5 ,40 , 60, 90 m i n , 水 冷 . 上述样 品经研磨和抛光后 , 侧定 了其维 氏硬 度 H V .10 用 4% 硝酸酒精溶液将样 品浸蚀后 , 在 金 相显徽镜和扫描 电镜下观察试样组织 . 为 2 次测量 的平均值 . 其 中 B cZ (终轧温度 7 80 ℃ )和 B Zd 试样 (终轧 温度 8 90 ℃ )屈服强度超 过 8叩 侧田a , 延伸率大于 1%4 , 室佩与 一 40 ℃ 的冲 击韧性分别为 13~4 174 . 5 J/ 。 扩 和 1 0 3一 1 10 J/ c m 2 . 试样的拉伸 曲线上都没有屈服点 . 裹 2 B l we B 4 栩轧后快冷 中沮 回火试样的力 学性能 2 M . 加址. 盆p时脚川匕 of 恤e et . 件n 月 曲, 肠 B l 丙办仰 . 丙伪任 . J丹吩 14 . 9 吸刀心 m平习】引口子氏袱℃ n ùnUē UO 一UO 一城à . ,自à,R9 ó了, 月,0 ǎ挂一QOXJ ù口R 2 实验结果 .2 1 钢的连续冷却转变行为 为了确 定试验钢 的加 工工艺参数 , 并能将 研究 成果直接应用于生 产 , 本工作研究了试验 钢 的连续冷却转变行 为 . 利用 口“ ble ls o 热模 拟机测定 了B 3卫4 钢 的连续冷却转变曲线 (C C T 曲线 ) . 实验测定的连续冷却转变曲线示于图 1 . 158 . 7 174 .5 18 6 25 1 18 7 13 4 187 . 3 2 49 . 5 86 10 3 15 5 . 3 142 12 5 . 7 1 10 82 16 2 . 5 以45,7 : 47 D 1 丘、甘1 f J6 7548126709731846 7918130254786 嘉一ó北沈c3B ` dd `内, j4 巾 不规范的断裂样品; * . ` , 终轧温度 ; 第 5 , 6 列 几 分 别在室 温和 一 40 屯 下侧 定 l 2 l 0 邪B 3 的HV :沪M Pa 7歉2 5 8 34 7 62 6 8 7 6 2 5 60 B4 的VH .I 叩 . 734 78 8 了15 74 5 69 毕 ZJ 试样 回火时的强度变化 为 了解 回火试样 的性 能与组织 的稳定性 , 研究 了轧后快冷试样 在 5 40 ℃或 6 0 ℃ 回火 过 程 中的强度变化 , 实验结果 如图 2 所示 . 图中每 个强度值由对 同一试样 4 次测童 的硬度 H V I。 平 均值换算得 到 , 各次侧量值与平均值之差小 于 3% . 由图可见 : 不 同终轧温度的 B Z试样在 5 40 ℃ 等温保持直到 90 m in , 其抗拉强度 始终保持在 1 0 0 侧P[ a 附近 , 比 B 3 , 4B 钢高了 10 0 ~ 2 0 0 M P a . 终轧 温度为 8 20 ℃ 仍2a )和 8 50 ℃仍2b )的 B Z 钢 回火后强度没有很大差别 , 高终轧 温度 钢的强 度 略高 ; B 3 钢 8 80 ℃终 轧 回火试样 的抗拉强度 0 64 气`0 护七州x 、e 1 30 0 1 2 00 1 1加 】以沁 9 0 S阅 ,加 戈气兰选 …其. 八 鬓珠当 二 1 . 己昌、` 0 1 0 1加 1 0 0 t l s 圈 1 助 与 侧祠 的 C C , 曲艘和 硬度 HV , 。 训电 . 1 ( 匀. d . . 朔枷血喂 臼, . 而的. . 创助. cu 口喊C C n 成 伪. 的阴砚助 . . d 习4 臼 贾 . 朋即 喇阮匆贾卜七. 叹加 . 门 由图 1的 C cT 曲线 可见 : 4B 钢 因其含碳低 , 则 A 。 温度明显高于 B 3 , 二者的贝氏体开始转变 温度sB 均在 5 0 币 10 ℃范 围 , 随冷却速度增加而 降低 , 4B 的几温度 比 B 3 略低 , 观察表 明 : B 3 和 4B 钢试样 以 1 } 15 ℃ ls 的速度冷却时获得以 贝 氏体为 主的组织 和较高强度 , 在较快冷速下 B 3 基本上 是贝 氏体 , 而 B4 钢 由于锰含 童较高 (为 .2 01 % ) , 因而含有 较多 的残 留奥 氏体 . .2 2 试脸铜的力学性能 对经过不 同热加工工艺和处理的试验钢用 拉 伸试样测定 了力学性 能 , 轧后快冷再经中沮 回火试样 的力学性能由表 2 给 出 . 表 中一 40 ℃ 的 冲击韧性为 3 次测量 的平均值 , 室温 冲击韧性 口 2 BZ . B3 . B4 钥 经不 同沮度 终轧快冷后在 5创卜翻阅℃ 回火时的强度 变化 F电J E价烈 of 妞. 洲血忍.t , 协 we 习呱℃ ” t e . 加 .幻限卜 乎七 of ht . 时. . BZ 刀3声 . d 84 找. l de 口 p地扮云七 . d姗坛 . . 川 血沁七加 g 触 . eP 口 tU er of or 侧恤g

Vol.23 No.4 柳得槽等：屈服强度8O0MPa的低碳礅合金钢 ·3594 明显高于780℃终轧试样的强度，而B4钢低终 体.经过反转变得到的奥氏体仍保留了原来的 轧温度(770℃)试样(B4a)则是在问火开始的前 奥氏体晶界，这些被压扁的奥氏体晶粒由于 30min内强度较高，继续保温时强度下降，保温 晶界面积大幅度增加使贝氏体的形核地点明显 1.5h后高温终轧(870℃)与低温终轧试样的强度 增加. 趋向一致.可见，终轧温度对回火试样强度的影 ·另一方面，研究表明：在奥氏体区的变形明 响因化学成分不同而异 显提高随后贝氏体相变的温度，纯净钢3Y在 3讨论 900℃压缩70%其贝氏体开始转变温度B,明显 提高几十摄氏度，而且组织比未变形试样的细 31回火试样的组织 小阿.对试验钢B1-B4和工业钢8YXTE355)用 金相与扫描电镜观察表明：获得最高强度 Gleeble1500热模拟机测定的结果同样表明：贝 的快冷回火试样具有以细小贝氏体为主的组 氏体相变开始温度B及结束温度B,均随变形 织.图3是B2钢780℃和890℃终轧后快冷回火 温度的降低而有不同程度的升高.在1100-780 试样组织的扫描电镜二次电子像，图上可见原 ℃范围压缩80%并以5℃/s冷却时，B3,B4钢的 奥氏体晶粒被加工变形成扁平状，其宽度约为 B,温度由550-610℃提高到610640℃，在较低 几微米至十几微米，长度则在几十微米以上.在 温变形使Bs提高约50~60℃.表明在奥氏体区 原变形奥氏体晶粒内生长的贝氏体板条宽在1 变形对随后的贝氏体形成温度和形核率都有影 m左右甚至小于1m,大部分贝氏体板条束受 响.本工作的回火温度选在贝氏体形成的低温 阻于另一侧奥氏体晶界而停止生长.比较图3 区，采用了尽可能大的过冷度也使形核率增大， 的两张照片看来较高终轧温度试样的贝氏体晶 因而导致贝氏体组织细化 粒尺寸更为细小.分析表明：试验钢在轧后快冷 过去的工作业已证明A:Hall-Petch关系也 时变形奥氏体转变为马氏体并有一定分数的残 适用于贝氏体板条的宽度，即屈服应力比例 留奥氏体，回火时试样先经历了马氏体一奥氏 于铁素体晶粒直径d的负12次方，对于贝氏体 体反转变，随后在等温过程中生成细小的贝氏 组织则用板条宽1代替铁素体晶粒直径d.因此， 快冷回火钢的高强度与韧性主要是由细小的贝 氏体组织造成的.部分试验钢试样由于热加工 参数特别是终轧温度和冷却速度不同或者化学 成分差别而含有一定量的铁素体，则钢的屈服 强度随着先共析铁素体量增加而明显降低，同 时塑性和韧性提高. 3.2合金元素的作用 通过控制奥氏体一贝氏体转变获得微米、 亚微米尺寸贝氏体组织钢的关键在于：在一定 冷速范围冷却或者经过适当回火处理得到尺寸 最细小的贝氏体组织.为此，加人合金元素的原 则是：①尽量降低钢的B温度、增大贝氏体 形成时Y一α反应的过冷度，使贝氏体的形核率 提高；②延缓铁素体一珠光体反应、提高贝氏 体的淬透性，以便在较大的冷速范围都可以得 到以贝氏体为主的组织：③在奥氏体区发生弥 散沉淀、提高奥氏体的再结晶温度使奥氏体晶 粒细化.热加工时在非再结晶区用大的变形量 图3B2钢快冷回火试样的贝氏体组织，SEM二次电子 增加总的晶界面积，同时由于应变诱导沉淀的 像.()终轧温度780℃(b)终轧温度890℃ 作用将这些界面固定下来成为相变时贝氏体的 Flg.3 SEM micrograph of the tempered specimen B2 择优形核地点；④在利用水冷回火处理技术时， showing bainitie structure

·360· 北京科技大学学报 2001年第4期 钢在回火前的组织应是马氏体+贝氏体和变形 代钢材的生产. 奥氏体，如果存在先共析铁素体则会影响钢的 强度，但同时使塑性与韧性改善. 4小结 M血，A1和Si对低合金钢的贝氏体相变动力 (1)含2.3%Mn,0.06%C和微量Nb,Ti,V,B的 学及力学性能有明显影响，本工作制备的试验 高A1钢在780-890℃终轧后快冷，经中温回火 钢Mn含量在1.67%2.34%之间，并加人了适量 可得到微米、亚微米尺寸的细贝氏体组织.钢 的Nb,Ti,V和B.试验结果表明，Mn含量在 的屈服强度超过800MPa,室温和-40℃冲击韧 2.0%一23%的水冷试样在中温贝氏体区回火时 性分别为134174.5J/cm2和103~110J/cm2,延伸 由于大量变形奥氏体转变成贝氏体而具有高强 率大于14%. 度和一定的塑性与韧性.M血含量2.3%的高Al (②)通过控制奥氏体一贝氏体转变获得微 钢（试验钢B2)在780和890℃终轧后回火其屈 米、亚微米尺寸贝氏体组织钢的关键是：在一定 服强度都超过了800MPa并具有良好的韧性， 冷速范围冷却或者经过适当回火处理得到以细 A1的作用机理和规律仍在继续研究中 小贝氏体为主的组织.为此，应通过调整钢的化 33轧制工艺的影响 学成分和热加工制度使钢在奥氏体非再结晶区 试验钢B1-B4的热加工工艺采用了高、低 大变形量变形后控制冷却 两种终轧温度，分别为750-820℃和840-890 (3)采用快冷回火技术制备细贝氏体组织 ℃.终轧温度对各试验钢强度的影响不同，在 钢时，终轧温度宜选在奥氏体低温区，即略高于 780和890℃终轧的B2钢试样的强度没有多大 A温度，并在尽可能低的贝氏体转变温度范围 差别.B1钢低终乳温度试样的强度比高终温 回火，以便提高贝氏体的形核率，获得细小的贝 度的高，但B3、B4钢的情况则相反，较低终轧温 氏体组织 度试样（分别为750和820℃）的强度反而低于 高终轧温度（分别为840和880℃）的.终轧温度 参考文献 对试验锅组织与力学性能的影响取决于钢在冷 1 Kojima A.Ferrite Grain Refinement by Large Reduction 却时的Y→α转变动力学，因化学成分不同而不 Per Pass in Non-recrystallization Temperature Region of 同.根据实验测定的CCT曲线及相变温度可知： Austenite.ISIJ International,1996,36(5):603 2 Deardo A J.Microalloyed Strip Steels for 21st Century. 尽管B3的Aa温度明显低于B4的Aa(参见图1)， Materials Science Forum,1998,15:284 但B3在750℃终轧(B3c试样)和B4在820℃ 3 Pickering F B.High-strengloth Low-alloy steels-a De- 终轧B4c试样)时都很接近各自的Aa温度、已 caole of Progress.in:Proc Conf on Microalloying 77, 有部分铁素体形成，回火时因贝氏体转变量 1977.9 较少以及铁素体弛豫使强度较低，而840℃和 4 Gladman T,Dulieu D,Mclvor I D.Structune Property Relationships in High-strength Microalloyed Steels.in: 880℃分别处于B3和B4的奥氏体区，在奥氏 Proc Conf on Microalloying75,1977.32 体单相区终轧后快速冷却，随后于贝氏体转变 5 LIU Delu,LIN Chang,FU Jie,KE Jun.Continuous Cool- 温度区回火可以得到更大体积分数的细小贝氏 ing Transformation and structure of a Clean Microallying 体，从而获得较高强度和良好的综合性能.对于 Steel.Acta Metallurgica Sinica,1999,35(9):923 B1、B2钢来说，所用的两种终轧温度都位于奥 6 Maruyama N,Uemori R,Sugiyama M.The Role of Niob- 氏体区，较低的终轧温度有利于变形奥氏体为 ium in the Retardation of the Early Stage of Austenite Re- covery in Hot-deformed Steels.Materials Sci and Eng. 随后的贝氏体转变提供更多形核地点、获得有 1998,A250:2 效尺寸细小的组织.因此，在奥氏体低温区终轧 7 Fujiwara K,Okaguchi S.Morphology and Mechanical 并具有较低贝氏体转变温度范围的快冷回火试 Properties of Bainitic Steels Deformed in Unrecrystallized 验钢得到了最高强度和良好的综合性能.其中 Austenite Region.Materials Science Forum,1998,271: B2钢在780和890℃终轧试样的屈服强度都超 284 过800MPa,在这样一个较大的高温范围终轧都 8 Klaus Eberle,Pierre Cantinieaux,Philippe Harlet.New Thermomechanical Strategies for the Production of High 能获得好的力学性能，这在工业生产上具有重 Strength Low Alloyed Multiphase Steel Showing a Trans- 要的意义，意味着有可能用较低成本实现新一 formation Induced Plasticity Effect.Steel Research, 1999,70(6):233

. 曰 3 . 北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 1 4 0 2 钢 在+回火前的组 织应是马 氏体 贝 氏体和变形 奥氏体 . 如果存在先共析铁素体则会影 响钢 的 强度 , 但同时使塑性 与韧性 改善 . 侧位 , lA 和 is 对低合金钢 的贝氏体相变 动力 学及 力学性能有 明显影 响 , 本工作制备的试验 钢 侧恤含量 在 1 . 67 努卜2 . 3 4% 之间 , 并加人 了适量 的 Nb , iT , v 和 B . 试验笋果表 明 , Mn 含 量在 1 0% ~ 2 . 3% 的水冷试样在 中温 贝氏体区 回火 时 由于大量变形奥 氏体转变成贝氏体而具有高强 度 和一定 的塑性与韧性 . N 恤 含量 .2 3% 的高 lA 钢 ( 试验钢 B 2) 在 7 80 和 8 0 ℃终轧后 回火 其屈 服强度都超过 了 8 0 M Pa 并 具有 良好 的韧 性 , lA 的作用机 理和规律仍在继续研究 中 . 3 3 轧制工艺的影晌 试验钢 B 卜B 4 的热加工工艺采 用 了高 、 低 两 种终轧温度 , 分别 为 75 0 ~ 82 0℃ 和 8 40 一8 0 ℃ . 终 轧温度对各试验钢 强度 的影 响不 同 , 在 7 80 和 8 90 ℃终轧 的 B Z 钢试样的强度 没有多大 差别 . B l 钢低终 轧温度试样 的强度 比高终 轧温 度的高 , 但B 3 、 B4 钢 的情况则相反 , 较低终轧温 度试 样 (分别 为 7 50 和 8 20 ℃ ) 的强度反 而低于 高终 轧温度 (分别为 840 和 8 80 ℃ )的 . 终 轧温度 对试验钢组织与力学性能的影 响取决于钢在冷 却时的 了, 。 转变动力学 , 因化学成分不 同而不 同 . 根据实验测定 的 C C T 曲线及相变温度可知 : 尽管 B 3 的A 。 温度 明显低于 B4 的A 。 (参见 图 1 ) , 但 B 3 在 7 50 ℃终轧 ( B c3 试样 )和 B4 在 82 0 ℃ 终轧 (B c4 试样 ) 时都很接 近各 自的 A 。 温度 、 已 有 部分铁 素体形 成 , 回 火 时因 贝氏体转变 量 较少 以及铁素体弛豫使强度较低 , 而 8 40 ℃ 和 8 0 ℃ 分别处 于 B 3 和 B 4 的奥氏体区 , 在奥 氏 体单相 区终轧后快速冷却 , 随后 于贝 氏体转变 温度 区 回火可 以得到更大体积分数 的细小贝 氏 体 , 从而获得较高强度和 良好的综合性能 . 对 于 B l 、 B Z 钢 来说 , 所用 的两种终 轧温度都位于奥 氏体区 , 较低的终轧温度有 利于变形奥 氏体 为 随后 的贝氏体转变提供更多形核地点 、 获得有 效尺寸细小的组织 . 因此 , 在奥 氏体低 温区终轧 并具有较低贝氏体转变温度范 围的快冷 回火试 验钢得 到了最高强度和 良好 的综合性 能 . 其 中 B Z 钢在 7 80 和 8 9() ℃终轧试样 的屈服强度都超 过 8 0 M Pa , 在这样一个较大的高温范 围终轧都 能 获得 好的力学性能 , 这在工业生产上具有 重 要 的意义 , 意 味着有 可能用较低成本实现新 一 代钢材 的生产 . 4 小结 (l) 含 .2 3% M n , 0 .0 6 % C 和微 量 Nb , iT v, B 的 高 lA 钢在 78 ) 8 90 ℃ 终轧后快冷 , 经 中温 回火 可得到微米 、 亚微 米尺寸 的细 贝氏体组织 . 钢 的屈服强度超过 8 0 M Pa , 室温 和一 40 ℃ 冲击韧 性分别为 1 3小 17 4 . 5 )儿m Z 和 10 3一 11 0 1儿m Z , 延伸 率大 于 14%. (2 ) 通过控制奥 氏体一贝 氏体转 变获得微 米 、 亚微米尺寸贝氏体组织钢 的关键是 : 在一定 冷速范围冷却或者经过适 当回火处理得到以细 小贝氏体为主的组织 . 为此 , 应通过调整钢的化 学成分和热加 工制度使钢在奥 氏体非再结晶区 大变形量变形 后控 制冷却 . (3 ) 采用快 冷 回火技 术制备 细贝氏体组织 钢时 , 终轧温度宜选在奥氏体低温 区 , 即略高于 A 。 温度 , 并在尽可能低 的贝氏 体转变温度范 围 回火 , 以便提高贝 氏体的形核率 , 获得细小的贝 氏体组织 . 今 考 文 献 1 K oj 让n a A . F e币et G ar in eR 6 O e m ent 妙 L吨 e R 改lu tC i o n P er P as in N o n , r eC 理s alt 山时ion 介侧ep art 山限 称乡如 。 f A 也触币et . 】S U nI 细浏山优alI , 19 6 , 36( 5) : 60 3 2 D ea 川O A J . 加五c门目切目 S廿iP S加姆is 阮 ZI tS eC 川功李 N臼妞 d 目, 翻i ~ F优 uI 甄 19 8 , 15 :2 84 3 pi c址山唱 F色 . 班沙 . 咖 n 目曲 玫阴 . ia lor 姗 ,卜- . eD · 以泊】. of 肠旧乎 es s . in : P代` C O fn on 珑 cr 以山o y吨 7 7, 197 7 . 9 4 lO ad 比 an ,T 助山. D, M c l v or I D . S红” 曲叨 . 肠 m洲勺 助助皿脚 . in 班hg 司比卿两 卜五c m目 IOy 目 S忱洽 is . in : P找玲 C o fn on 诵 ct 川山 o y吨 7 5 , 1977 . 3 2 5 L IU eD 】叭 LNI C腼喝 F U Ji e , K E JnU . Co 址汕阳us C o 】 . i n g T晚nI s fo n ” 心on an d tS n ` ot 邝 。 f a Cl o a n 诵 ` 均目妙吨 S触” 1 . A cat 侧回川】也苗ca s而ca, 199 9 , 3 5 (9 :) 92 3 6 M助叮. a N , U . . O d .R S期灯am a M . T b e oR le o f N i d 卜 i切m in 奴 翻冲川西因 of 阮 E盯珍S椒明 。 f A uS 触川et 获岛 . 。。v e万 in 肠玲血 fo n 记 S舰由l s . M的动al s Sic 朗d nE g . 19 8产2 5 0 : 2 7 Fuj lw . 傲 .K 0 城笋hi s . 加肠州肋拓盯 助d M ec ba 画。 日 孙甲涌“ of B 目刘it c s政is ) 触恤目 in U nr 耽心劝山加目 A uS 加川加 斑禅叻 . M毗 e ir al s S c i . “ 沁 F o啊 , 19 8 , 27 卜 284 8 KI . 拍 Ebe r】e , iP e n 七 C ar 山苗e 创叽 P加 Up pe H ar l e L N 口即 n 洲加。 m eC ha 画ca l S tr aet g e s for het rP de cu it 优 of H igh S tr e n ght L O w lA l o y . d M u 】t iP ha 朋 St e 1S h o w in g a l h ln s - 几m 以 i on I n d u c de P las ti e iyt E巧留 t . S et l eR s aerC h , 19 9 , 7 0 ( 6 ) : 2 33

Vol.23 No.4 柳得橹等：屈服强度800MPa的低碳微合金钢 ·361 Microalloying Steels with 800 MPa Yield Strength LIU Delu,FU Jie,KANG Yonglin,WANG Yuanli,WANG Yanlp,DI Lin 1)Department of Material Physics and Chemistry,UST Beijing,100083 Beijing,China 2)Metallurgy School,UST Beijing 3)Department of Metal Forming,UST Beijing ABSTRACT Mechanical properties and microstructure of low carbon manganese clean steels microalloyed with Nb,Ti,B were studied.High levels ofyield strength(>800 MPa)have been attained in the tempered steel containing 0.06%C,2.3%Mn,0.21%Al and small amount of Nb,Ti,V,B.The elongation of this steel is more than 14%and V-notch toughness is 134~174.5 J/cm'and 103~110 J/cm?at room temperature and-40C re- spectively.Very fine bainitic structure(with lath width in micrometer or less)was observed in the steel.Effects of deformation as well as Al additive on the austenite-bainite transformation and mechanical properties have been investigated. KEY WORDS clean micro-alloying steel;bainitic transformation;microstructure and mechanical proper- ties;boron containing steel;Al additive. 6里a理理656堂理堂理理堂理理理理堂6理理6堂 2002年全国冶金物理化学学术会议征文启事 (第一轮) 2002年全国冶金物理化学学术会议，定于2002年在鞍山召开。会议由中国自然 科学基金委员会工程与材料学部、中国金属学会冶金物理化学专业委员会、中国有色 金属学会冶金物理化学专业委员会、中国稀土学会主办，由鞍山钢铁学院承办，东北大 学协办。 全国冶金物理化学学术会议是我国冶金物理化学学科大型学术会议，每两年召开 一届。会议规模大，层次高，影响深远。征文内容如下：1.冶金及材料物理化学研究现 状及发展趋势；2.冶金热力学；3.冶金动力学及反应工程学；4.计算物理化学；5.冶金 及能源电化学；6.材料制备的物理化学；7.冶金工艺的物理化学；8.冶金新工艺、新方 法、新材料及相关理论等；9.冶金资源综合利用的物理化学。 本学术会议论文将由国内知名刊物以中、英文两个专辑发表。会议论文应为在国 内外没有公开发表的新理论、新研究、新方法、新观点。要求论文观点明确，内容详实， 每篇文章限5000字之内，特邀代表的文章不限字数。来稿撰写规范要符合《中国稀土 学报（中、英文版）格式。 来稿请统一寄至：114002辽宁省鞍山市铁东区南中华路49号鞍山钢铁学院材料 科学与工程学院张崇民教授并请注明“2002冶金物化会议论文”字样。 同时，欢迎全国各大专院校、科研院所、企业将开发和可转让的科技成果寄至上述 地址，以便汇编成册，在会上发布。 论文也可电子邮件寄来：zhangchongminhina.com;zhangchongmin63.net mailyjxail..as- pt.ln.cn

b L 习 3 N 2 0 . 4 柳得格等 : 8 屈 服强 度 州 0 I P 的低碳微合金俐 a i M c r o a ll y o l n g S e t e l s 8 i M 0 0 w t P h a i Y e d S l 目 r n e t t h 刀 e U l D u l 气 力砂 F U 〕 , 犬刁刃吞 为州认,气 砰月刃吞 h 们耐落,) 环洲N G aY n护飞 DI L淤 1)D即田由口 . t o f M at e ir a 1 Phy s iCS an d hC et 川 s ytr, U S T B e ij i咯 l 0( 沁 8 3 B o ij i o g , C恤 na 2 )M et al l姻盯 S c h o l , U S T B峋加 9 3 )公甲叫如时 o f M e at 】F o 灯 . 吨 , U S T B e ij i n g A B S T R A C T M e c 抽呱c al rP oP e rt i e s an d m i c or s权u c ot er o f 1 0 w c alr bo n m an g . le s e c l e an set e l s 面“ 以山妙ed w iht Nb , iT , B , v曰限 s tU id e d . H ihg l e v e l s o f y i e ld st 传 n hgt >( 8 0 0州P[ a ) h va e 卜笼 n at at in e d in het et 琪eP耐 s et e l c o n at in i n g 0 . 0 6% C , 2 . 3% M呱 0 . 2 1% A I an d s m a ll 田 m o 切滋 o f Nb , iT , V, B . Th e e l o gn iat on o f面 5 st e l 1 5 幻a o r e 出曲 14 % 明 d V . n o t c h to u gl in se s is l3 -4 174 .5 为cI m Z an d 103 一 1 10 ) c/ m , at or om et m声” 向比 助d 一 40 ℃ er - s pe c t i v e .lx Ve yr if n e ab 而ict str ” c t u er i(w ht l aht iw dht in 而c r o 们。 e t e r or le s ) w as ob se Vr de in het s t e l . E场ce st of ds 丘阳m a t i o n as w el as IA a d d it i v e on het a u s et in t-e -b a而t e tr a n s fo n n a ti o n an d m ce h aJ 吐c ia Pm pe 币 e s 加w e b e e n in v e ist g aet .d K EY W O R D S c le an 而c or 一 ial oy ign set ;el b a in it l c tr a n s fo n n iat on ; m i c r o 劝rU c 奴理 e an d m e c 抽吐喇 p 旧p 盯 . iet ;s bo or n c o ant in ln g s眯;1 IA a d id it ve . 20 02 年全国冶金物理化学学术会议征文启事 ( 第一轮 ) 20 02 年全 国冶金物理化学学术会议 , 定于 2 0 02 年在鞍山召 开 。 会议 由中国 自然 科学基金委员会工程与材料学部 、 中国金属学会冶金物理化学专业委员会 、 中国有色 金属学会冶金物理化学专业委员会 、 中国稀土 学会主办 , 由鞍山钢铁学院承办 , 东北大 学协办 。 全 国冶金物理化学学术会议是我 国冶金物理化学学科大型学术会议 , 每两年召开 一届 。 会议规模 大 , 层次高 , 影响深远 。 征文 内容如下 : 1 . 冶金及材料物理化学研究现 状及发展趋势 ; 2 . 冶金热力学 ;3 . 冶金动力学及反应工程学 ; 4 . 计算物理化学 ;5 . 冶金 及能源 电化学 ; 6 . 材料制备 的物理化学 ;7 . 冶金工艺 的物理化学 ;8 . 冶金新工艺 、 新方 法 、 新材料及相关理论等 ; 9 . 冶金资源综合利用 的物理化学 。 本学术会议论文将 由国 内知名刊物 以中 、 英文两个专辑发表 。 会议论文应为在 国 内外 没有公开发表的新理论 、 新研究 、 新方法 、 新 观点 。 要求论文观点 明确 , 内容详实 , 每篇文章限 5 0 0 字之内 , 特邀代表的文章不 限字数 。 来稿撰写规范要符合( 中国稀土 学报 》( 中 、 英文版 )格式 。 来稿请统一寄至 : 1 14 0 02 辽宁省鞍山市铁东 区 南中华路 49 号 鞍山钢铁学院材料 科学与工程学院张崇 民教授并请注 明 弋0 02 冶金物化会议论文 ” 字样 。 同时 , 欢迎全 国各大专院校 、 科研院所 、 企业将开发和可转让的科技成果寄至上述 地址 , 以 便汇编成册 , 在会上发布 。 论文也可 电子 邮件寄来 : 幼 a n g c ho n g m i hn in .a co m ;比助g c h o n g m in 63 . ent m a i l刃ixa Las - tP · i.n cn