9Mn热轧钢临界退火过程中的微观组织演变
发布时间：2021-01-08 14:09
结合热力学计算、X射线衍射、扫描电镜和显微硬度测试,分析了0.3C-9Mn-3Al（mass%）热轧淬火钢临界退火过程中的微观组织演变。结果表明:热轧淬火态显微组织呈现明显的带状偏析特征,残留奥氏体含量(VγR)为35.0 vol%,形态以带状和条块为主,其间分布着细针或板条状马氏体;当退火温度为650℃时,细小渗碳体颗粒从原马氏体内析出并长大,而后不断溶解,板条奥氏体从马氏体界处形核长大,VγR逐渐增加至65.9 vol%（90 min）;退火温度为700℃时,粒状和板条奥氏体分别从临界铁素体和马氏体界处形核长大,VγR增至65.2 vol%（10 min）后趋于稳定;退火温度为750℃时,VγR在初期（10 min）时即达到峰值（68.6 vol%）,而后在60.4 vol%～65.1 vol%之间波动,奥氏体存在带状、条块、板条和颗粒等多种形态,保温时间超过60 min,逆转变粒状与板条奥氏体趋于合并,晶粒明显粗化和均匀化,初始奥氏体（富锰偏析带）因C、Mn扩散导致初始奥氏体的稳定性下降,在淬...
【文章来源】：材料热处理学报. 2020,41(07)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
热轧淬火态实验钢的(a)SEM形貌;(b～c)局域放大图
图1 热轧淬火态实验钢的(a)SEM形貌;(b～c)局域放大图图2为A650实验钢SEM照片。如图2所示,在650 ℃保温时,偏析带和奥氏体形态未观察到明显变化。保温5 min时,带状和条块奥氏体之间析出大量细小弥散颗粒,最大尺寸低于200 nm。保温10 min时,存在大量白色点状颗粒;随着保温时间继续增加(20～60 min),点状颗粒逐渐合并长大为细棒或球粒状,尺寸增至200 nm左右;进一步保温至90 min,白色颗粒数量显著减少但仍然存在。大量研究结果表明,热轧和冷轧中锰钢两相区保温过程中碳化物的析出可能是不可避免的[26-32]。保温初期C、Mn原子受高密度位错钉扎,碳化物析出被抑制[33];随着时间延长,位错密度因回复快速回落,C、Mn原子扩散速率增大,马氏体转变为铁素体和M3C型碳化物(即渗碳体),粒状渗碳体不断长大并逐渐溶解,因富含合金元素而可能成为奥氏体逆转变核心[28]。
图3为A700实验钢SEM形貌。如图3所示,在700 ℃下保温,偏析带组织仍然存在,但未观察图2中的大量白色颗粒。保温5 min时,条块奥氏体晶界明锐且呈碎块状,其间可见极少量颗粒,疑似未完全溶解渗碳体;保温10～20 min时在条块奥氏体之间的凹陷处可观测到少量细小颗粒,可能为渗碳体或者铁素体/马氏体逆转变生成的粒状奥氏体;保温30～60 min时,细小奥氏体颗粒数量逐渐长大;直至保温时间增至90 min时,仍可观测到颗粒状奥氏体,板条奥氏体宽度逐渐增加,晶粒尺寸未见明显变化。龚敏等[31]认为,当临界退火温度较高时,析出的渗碳体在较短时间(10 min)内就迅速溶解到基体中,此后因渗碳体富含C和Mn等元素,容易成为奥氏体逆转变的形核核心。前期工作表明,对5Mn热轧淬火实验钢进行临界退火,可以获得板条和颗粒两种奥氏体形态[24]。由此可见,本文实验钢中奥氏体可能具有遗传自铸态偏析组织的带状和条块、淬火马氏体逆转变形成的粒状和板条等多种奥氏体形态。图4为A750实验钢SEM形貌。如图4所示,偏析带组织仍然存在,其余主要相包括残留奥氏体体(粒状、条块和板条)和临界铁素体(长条凹陷)。在750 ℃保温时间5～30 min,粒状奥氏体仍存在;延长保温时间,板条宽度略有增加;当保温时间为60 min时,未见明显粒状晶粒,板条状奥氏体彼此搭接成片;当保温为90 min时,如图4(f)中插图,偏析带出现表面浮凸,可能初始粗大奥氏体晶粒在冷却过程转变为马氏体所致。由此推测,750 ℃保温处理,原子扩散速率大大增加,淬火态马氏体可能直接转变为奥氏体和临界铁素体;但保温时间过长,初始奥氏体晶粒因尺寸较大和C、Mn原子扩散到其它部位而稳定性降低,在随后水淬过程中再次转变为马氏体。
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同处理状态下0.1C-5Mn中锰钢的氢脆敏感性[J]. 赵晓丽,张永健,惠卫军,王存宇,董瀚. 钢铁研究学报. 2019(09)
[2]临界退火工艺对0.3C-5Mn-3Al超细晶钢显微组织的影响[J]. 朱延山,张继明,曲锦波,罗咪. 材料热处理学报. 2019(07)
[3]两相区退火热轧中锰钢碳化物析出行为与组织性能研究[J]. 田亚强,黎旺,郑小平,宋进英,魏英立,陈连生. 材料导报. 2019(16)
[4]中锰钢的研究进展与前景[J]. 徐娟萍,付豪,王正,岩雨,李金许. 工程科学学报. 2019(05)
[5]中高锰钢在真空精炼过程中的气化行为[J]. 孔令种,邓志银,朱苗勇. 特殊钢. 2018(04)
[6]中锰钢逆相变退火组织的演变及锰的配分行为[J]. 王昌,徐海峰,黄崇湘,曹文全,董瀚. 钢铁研究学报. 2016(04)
[7]预先Mn配分处理对Q&P钢中C配分及残余奥氏体的影响[J]. 陈连生,张健杨,田亚强,宋进英,徐勇,张士宏. 金属学报. 2015(05)
[8]预奥氏体化对中Mn TRIP钢组织及力学性能的影响[J]. 龚敏,黄健,沈玉洁,史文,李麟. 材料科学与工艺. 2014(04)
[9]高性能钢的M3组织调控理论与技术[J]. 董瀚,王毛球,翁宇庆. 钢铁. 2010(07)
本文编号：2964735
【文章来源】：材料热处理学报. 2020,41(07)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
热轧淬火态实验钢的(a)SEM形貌;(b～c)局域放大图
图1 热轧淬火态实验钢的(a)SEM形貌;(b～c)局域放大图图2为A650实验钢SEM照片。如图2所示,在650 ℃保温时,偏析带和奥氏体形态未观察到明显变化。保温5 min时,带状和条块奥氏体之间析出大量细小弥散颗粒,最大尺寸低于200 nm。保温10 min时,存在大量白色点状颗粒;随着保温时间继续增加(20～60 min),点状颗粒逐渐合并长大为细棒或球粒状,尺寸增至200 nm左右;进一步保温至90 min,白色颗粒数量显著减少但仍然存在。大量研究结果表明,热轧和冷轧中锰钢两相区保温过程中碳化物的析出可能是不可避免的[26-32]。保温初期C、Mn原子受高密度位错钉扎,碳化物析出被抑制[33];随着时间延长,位错密度因回复快速回落,C、Mn原子扩散速率增大,马氏体转变为铁素体和M3C型碳化物(即渗碳体),粒状渗碳体不断长大并逐渐溶解,因富含合金元素而可能成为奥氏体逆转变核心[28]。
图3为A700实验钢SEM形貌。如图3所示,在700 ℃下保温,偏析带组织仍然存在,但未观察图2中的大量白色颗粒。保温5 min时,条块奥氏体晶界明锐且呈碎块状,其间可见极少量颗粒,疑似未完全溶解渗碳体;保温10～20 min时在条块奥氏体之间的凹陷处可观测到少量细小颗粒,可能为渗碳体或者铁素体/马氏体逆转变生成的粒状奥氏体;保温30～60 min时,细小奥氏体颗粒数量逐渐长大;直至保温时间增至90 min时,仍可观测到颗粒状奥氏体,板条奥氏体宽度逐渐增加,晶粒尺寸未见明显变化。龚敏等[31]认为,当临界退火温度较高时,析出的渗碳体在较短时间(10 min)内就迅速溶解到基体中,此后因渗碳体富含C和Mn等元素,容易成为奥氏体逆转变的形核核心。前期工作表明,对5Mn热轧淬火实验钢进行临界退火,可以获得板条和颗粒两种奥氏体形态[24]。由此可见,本文实验钢中奥氏体可能具有遗传自铸态偏析组织的带状和条块、淬火马氏体逆转变形成的粒状和板条等多种奥氏体形态。图4为A750实验钢SEM形貌。如图4所示,偏析带组织仍然存在,其余主要相包括残留奥氏体体(粒状、条块和板条)和临界铁素体(长条凹陷)。在750 ℃保温时间5～30 min,粒状奥氏体仍存在;延长保温时间,板条宽度略有增加;当保温时间为60 min时,未见明显粒状晶粒,板条状奥氏体彼此搭接成片;当保温为90 min时,如图4(f)中插图,偏析带出现表面浮凸,可能初始粗大奥氏体晶粒在冷却过程转变为马氏体所致。由此推测,750 ℃保温处理,原子扩散速率大大增加,淬火态马氏体可能直接转变为奥氏体和临界铁素体;但保温时间过长,初始奥氏体晶粒因尺寸较大和C、Mn原子扩散到其它部位而稳定性降低,在随后水淬过程中再次转变为马氏体。
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同处理状态下0.1C-5Mn中锰钢的氢脆敏感性[J]. 赵晓丽,张永健,惠卫军,王存宇,董瀚. 钢铁研究学报. 2019(09)
[2]临界退火工艺对0.3C-5Mn-3Al超细晶钢显微组织的影响[J]. 朱延山,张继明,曲锦波,罗咪. 材料热处理学报. 2019(07)
[3]两相区退火热轧中锰钢碳化物析出行为与组织性能研究[J]. 田亚强,黎旺,郑小平,宋进英,魏英立,陈连生. 材料导报. 2019(16)
[4]中锰钢的研究进展与前景[J]. 徐娟萍,付豪,王正,岩雨,李金许. 工程科学学报. 2019(05)
[5]中高锰钢在真空精炼过程中的气化行为[J]. 孔令种,邓志银,朱苗勇. 特殊钢. 2018(04)
[6]中锰钢逆相变退火组织的演变及锰的配分行为[J]. 王昌,徐海峰,黄崇湘,曹文全,董瀚. 钢铁研究学报. 2016(04)
[7]预先Mn配分处理对Q&P钢中C配分及残余奥氏体的影响[J]. 陈连生,张健杨,田亚强,宋进英,徐勇,张士宏. 金属学报. 2015(05)
[8]预奥氏体化对中Mn TRIP钢组织及力学性能的影响[J]. 龚敏,黄健,沈玉洁,史文,李麟. 材料科学与工艺. 2014(04)
[9]高性能钢的M3组织调控理论与技术[J]. 董瀚,王毛球,翁宇庆. 钢铁. 2010(07)
本文编号：2964735
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