两相区配分时间对IQP钢组织与性能的影响
发布时间：2021-06-11 17:14
以含Cu低碳钢为研究对象,利用SEM、EPMA和拉伸试验研究了两相区配分时间对其组织演变、元素配分以及经IQ&P处理后力学性能的影响,并利用Dictra软件对元素配分行为进行了动力学计算。结果表明,IQ处理后试验钢中的块状马氏体形成于原铁素体区域;随两相区配分时间延长,粒状马氏体数量减少,板条状马氏体之间的间距减小。检测和计算结果的对比显示,C、Mn、Cu 3种元素的相对配分速率与计算结果一致,但实际配分速率低于各自的计算结果。随两相区配分时间延长,经IQ&P处理后试验钢的抗拉强度先增加后减小,而伸长率持续减小;在600 s时达到较好的强塑性匹配,强塑积为16 963.24 MPa·%。
【文章来源】：金属热处理. 2020,45(11)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
热处理工艺流程图
利用Dictra软件对740℃两相区配分时C、Mn、Cu元素在γ相和α相中的浓度分布进行了模拟计算，结果如图3所示。C元素在γ相中的原子浓度随配分时间的延长逐渐降低，这说明C元素已迅速完成配分，其富集程度主要由γ相内部的成分均匀化过程所控制，并在300 s时基本完成均匀化。C元素作为间隙原子其扩散速率更快，除配分过程中在α相中因均匀化程度不够而存在浓度梯度外，在两相的边界与中心位置之间不存在浓度梯度。Mn、Cu元素在γ相中的原子浓度随配分时间的延长而增大，这说明在较长的一段时间内这两种元素的富集程度主要由扩散行为所控制。Mn、Cu元素分别在600、900 s之后原子浓度不再发生明显变化，即配分完成，说明Mn元素的配分速率略大于Cu元素。Mn、Cu元素都存在明显的浓度梯度，相界γ侧大于γ相中心位置处的原子浓度，α相中心位置处大于相界α侧的原子浓度。这是因为Mn、Cu作为置换原子扩散速率较慢，因此在600 s之前α相中心位置的原子未扩散至相界处。而这两种原子在γ相中的扩散速率相对更小，因而配分至γ相中后富集于相界，这种浓度梯度直到1800 s时仍未消失。上述计算结果表明C元素的配分速率以及均匀化速率都远大于Mn、Cu元素。图3 C、Mn、Cu元素在740℃两相区配分的Dictra计算结果
图2 在740℃IQ处理不同时间后试验钢的显微组织对经IQ处理的试验钢利用EPMA进行元素分布分析，结果如图4所示。配分时间为300 s时，C元素明显富集在原奥氏体区域，其最高计数强度达140;随配分时间延长，C元素的富集程度逐渐降低，碳化物的含量减少;在900 s时均匀化程度较高，计数强度约为80。而Mn、Cu元素分别在600、900 s时才出现明显的富集，在900 s时的最高计数强度分别为28和17，远低于C元素。在900 s时3种元素在同一区域(黑色虚线处)出现明显的富集，这种区域易在一次淬火时形成残留奥氏体。对比图3、图4可知，C、Mn、Cu元素的相对配分速率符合计算结果，但3种元素各自的实际配分速率明显小于计算结果。这可能是因为固溶原子处于两相区时并不只发生扩散行为，它们往往以气团或第二相的形式稳定存在。例如，C原子倾向在刃型位错线的受压位置偏聚形成柯氏气团，而Mn原子易与S原子形成Mn S第二相，Cu易以ε-Cu的形式析出[18]。这些气团和第二相都有阻碍晶界迁移的效果，进而使实际配分过程变得迟缓。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Q&P处理低碳中锰钢的显微组织与力学性能[J]. 冯树明,万德成,王亚婷,李杰,崔岩. 金属热处理. 2020(04)
[2]高强Q&P钢中残留奥氏体的TRIP行为[J]. 田敬成,孙艳波,滕敦波,乔玉新. 金属热处理. 2019(07)
[3]低碳硅锰钢的Q&P热处理工艺[J]. 郭艳辉,付斌,邓想涛. 金属热处理. 2019(07)
[4]第三代汽车用高强钢——Q&P钢的研究现状[J]. 安柯宇,梁佳敏,幸非凡,田亚强. 金属热处理. 2019(02)
[5]含Cu低碳钢双相区形变+IQ处理的组织及Cu配分行为[J]. 陈连生,胡宝佳,田亚强,董福涛,李红斌,魏英立,宋进英. 金属热处理. 2017(07)
[6]Cu配分时间对I&Q&P处理钢组织性能影响[J]. 陈连生,徐静辉,田亚强,郑小平,宋进英,米振鹏. 热加工工艺. 2016(14)
[7]第三代高强度汽车钢的性能与应用[J]. 魏元生. 金属热处理. 2015(12)
[8]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)
[9]含Cu低碳钢Q&P工艺处理的组织性能与强化机理[J]. 闫述,刘相华,刘伟杰,蓝慧芳,吴红艳. 金属学报. 2013(08)
[10]先进的高强度钢及其在汽车工业中的应用[J]. 马鸣图,M.F.Shi. 钢铁. 2004(07)
本文编号：3224950
【文章来源】：金属热处理. 2020,45(11)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
热处理工艺流程图
利用Dictra软件对740℃两相区配分时C、Mn、Cu元素在γ相和α相中的浓度分布进行了模拟计算，结果如图3所示。C元素在γ相中的原子浓度随配分时间的延长逐渐降低，这说明C元素已迅速完成配分，其富集程度主要由γ相内部的成分均匀化过程所控制，并在300 s时基本完成均匀化。C元素作为间隙原子其扩散速率更快，除配分过程中在α相中因均匀化程度不够而存在浓度梯度外，在两相的边界与中心位置之间不存在浓度梯度。Mn、Cu元素在γ相中的原子浓度随配分时间的延长而增大，这说明在较长的一段时间内这两种元素的富集程度主要由扩散行为所控制。Mn、Cu元素分别在600、900 s之后原子浓度不再发生明显变化，即配分完成，说明Mn元素的配分速率略大于Cu元素。Mn、Cu元素都存在明显的浓度梯度，相界γ侧大于γ相中心位置处的原子浓度，α相中心位置处大于相界α侧的原子浓度。这是因为Mn、Cu作为置换原子扩散速率较慢，因此在600 s之前α相中心位置的原子未扩散至相界处。而这两种原子在γ相中的扩散速率相对更小，因而配分至γ相中后富集于相界，这种浓度梯度直到1800 s时仍未消失。上述计算结果表明C元素的配分速率以及均匀化速率都远大于Mn、Cu元素。图3 C、Mn、Cu元素在740℃两相区配分的Dictra计算结果
图2 在740℃IQ处理不同时间后试验钢的显微组织对经IQ处理的试验钢利用EPMA进行元素分布分析，结果如图4所示。配分时间为300 s时，C元素明显富集在原奥氏体区域，其最高计数强度达140;随配分时间延长，C元素的富集程度逐渐降低，碳化物的含量减少;在900 s时均匀化程度较高，计数强度约为80。而Mn、Cu元素分别在600、900 s时才出现明显的富集，在900 s时的最高计数强度分别为28和17，远低于C元素。在900 s时3种元素在同一区域(黑色虚线处)出现明显的富集，这种区域易在一次淬火时形成残留奥氏体。对比图3、图4可知，C、Mn、Cu元素的相对配分速率符合计算结果，但3种元素各自的实际配分速率明显小于计算结果。这可能是因为固溶原子处于两相区时并不只发生扩散行为，它们往往以气团或第二相的形式稳定存在。例如，C原子倾向在刃型位错线的受压位置偏聚形成柯氏气团，而Mn原子易与S原子形成Mn S第二相，Cu易以ε-Cu的形式析出[18]。这些气团和第二相都有阻碍晶界迁移的效果，进而使实际配分过程变得迟缓。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Q&P处理低碳中锰钢的显微组织与力学性能[J]. 冯树明,万德成,王亚婷,李杰,崔岩. 金属热处理. 2020(04)
[2]高强Q&P钢中残留奥氏体的TRIP行为[J]. 田敬成,孙艳波,滕敦波,乔玉新. 金属热处理. 2019(07)
[3]低碳硅锰钢的Q&P热处理工艺[J]. 郭艳辉,付斌,邓想涛. 金属热处理. 2019(07)
[4]第三代汽车用高强钢——Q&P钢的研究现状[J]. 安柯宇,梁佳敏,幸非凡,田亚强. 金属热处理. 2019(02)
[5]含Cu低碳钢双相区形变+IQ处理的组织及Cu配分行为[J]. 陈连生,胡宝佳,田亚强,董福涛,李红斌,魏英立,宋进英. 金属热处理. 2017(07)
[6]Cu配分时间对I&Q&P处理钢组织性能影响[J]. 陈连生,徐静辉,田亚强,郑小平,宋进英,米振鹏. 热加工工艺. 2016(14)
[7]第三代高强度汽车钢的性能与应用[J]. 魏元生. 金属热处理. 2015(12)
[8]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)
[9]含Cu低碳钢Q&P工艺处理的组织性能与强化机理[J]. 闫述,刘相华,刘伟杰,蓝慧芳,吴红艳. 金属学报. 2013(08)
[10]先进的高强度钢及其在汽车工业中的应用[J]. 马鸣图,M.F.Shi. 钢铁. 2004(07)
本文编号：3224950
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