显微组织含钒超细晶双相钢（科大学报）1 - 图文

基于非平衡初始显微组织含钒超细晶双相钢的研究

田志强，江海涛，唐荻，曾明

北京科技大学高效轧制国家工程研究中心，北京100083

摘要：通过采用非平衡的初始显微组织状态结合冷轧和连续退火的方法达到细化晶粒的目的，通过这种方式制备的双相钢中有63.8%的的铁素体晶粒尺寸在0.5~1μm之间，有53%的马氏体晶粒尺寸分布在0.5~1μm之间。通过上面的研究提出了基于非平衡初始显微组织含钒超细晶双相钢的制备方法（？）。分析认为细化的原理（机制）主要有三个方面，第一是形变对显微组织的细化，包括为了得到非平衡的初始显微组织而进行的热轧组织的细化和冷轧对显微组织的进一步细化，第二是冷轧态非平衡组织的再结晶和快速奥氏体化有效的（地）细化了晶粒。第三是钒的析出物阻碍奥氏体的长大，从而起到细化晶粒的作用。最终组织中部分较粗大铁素体晶粒的存在，有效的提高了钢的塑性（？）。 关键词：非平衡；初始显微组织；超细晶，含钒双相钢 中图法分类号:TG142.1 文献标识码：A 文章编号：

Research of vanadium ultrafine grain dual phase steel based on

non-equilibrium initial microstructure

Tian Zhiqiang, Tang Di, Jiang Haitao, Zeng Ming

National Engineering Research Center for Advanced Rolling Technology, University of Science

and Technology Beijing, Beijing 100083, China

Abstract?：Through adopt ferrite+bainite+martensite non-equilibrium initial hot rolling microstructure combine with cold rolling and continual annealing process attain refining grain.63.8% ferrite grain size and 53% martensite grain size distribution between 0.5~1μm produced ultrafine grain dual phase steel by such method. Mostly refining theory have three sides, first one is deformation refining microstructure include hot rolling process refining grain for get non-equilibrium initial hot rolling microstructure and cold rolling process refining grain more; second one is recrystallization and speediness austenitizing of cold rolling state non-equilibrium 收稿日期：2009-05-

基金项目：国家自然科学基金（50804005）

作者简介：田志强(1979-)，男，博士研究生；唐荻（1955-），男，教授，博士生导师 Email：tianzhiqiang2008@yahoo.com.cn

1

microstructure effectively refined grain, third one is vanadium precipitation block austenite grow up, at the same time refining grain.（重写）

Key words: non-equilibrium, initial microstructure, ultrafine grain, vanadium dual phase steel

进入21世纪，由于环境、能源、安全的要求更高，钢铁行业又面临着铝、镁等材料的激烈竞争，所有的研究和开发工作集中在开发新型的超高强度钢，为超轻钢车体计划配套的新型钢板，如双相钢（DP）、相变诱导塑性钢(TRIP)钢、孪晶诱导塑性钢(TWIP)钢、含B超高强钢等。双相钢是兼有高强度和良好成形性的理想汽车用钢板，在美国的PNGV(Partnership for a New Generation of Vehicles)项目中，DP钢单车用量为162.25 kg，占车体高强钢总质量的74.3%[1,2]。可以看出双相钢是目前可应用的最具前途的汽车用钢板。

提高钢的强度最有效的方法是细化晶粒，细晶强化既有效的提高了钢的强度，又减少了合金元素的成本，人们在细晶钢方面做了大量工作，出现了超细晶钢的说法（？），但对于超细晶钢的晶粒尺寸没有统一的规定，日本等国在提出超级钢概念时，提出了研发超细晶钢(Ultra Fine Grain Steel)，超细晶的目标是将晶粒度从传统的几十微米大小细化一个数量级，目标是达到1?2μm[3]。而国内基本上定义小于5μm的为超细晶（文献来源根据？）。本文中为了叙述的方便，把晶粒尺寸大于5μm的定义为粗晶，晶粒尺寸在2?5μm范围内的定义为细晶，晶粒尺寸小于2μm的定义为超细晶。（最好删掉）

人们在细晶双相钢方面也做了大量的研究工作，对于普通的结构钢，细晶强化提高钢的强度的同时，会极大的损害钢的塑性，而对细晶强化双相钢的研究表明组织细化可以在保持连续屈服、加工硬化率高、塑性也较好等特点的同时，大幅度提高其强度。因而，获取细晶强化双相钢的工艺方法、组织控制以及组织与力学性能相互关系等研究对于开发新一代高成型性板带材具有重要意义。（最好删掉）

迄今为止制备细晶双相钢的方法主要有等径角压缩(ECAP，equal channel angular pressing)+双相区淬火[4,5]、应变诱导相变工艺（SITR，Strain induce transformation）[6]、过冷奥氏体动态相变工艺[7,8]、冷轧马氏体+双相区淬火[9]等方法。但这些方法距离大规模工业生产较远，本文研究了一种新的生产超细晶双相钢的方法，通过改变冷轧前热轧态的显微组织来达到细化晶粒的目的，以制造超细晶双相钢。（不是让你写专利，需科学严谨点） 1

试验材料及工艺方法

试验钢化学成分如表1所示，试验用钢采用40kg真空感应炉冶炼，浇铸成钢锭，将钢锭缓慢加热到设定温度后，热锻成45mm厚的锻坯，然后经热轧、冷轧得到最终厚度为1.0mm钢板，热轧工艺如表2所示。测定相变点的试样在锻坯上采用线切割切取?4×10mm的圆柱，相变点测定实验采用德国DIL805热膨胀仪完成，通过测试得到钢的Ac1温度为 720℃，Ac3温度为900℃。退火试样采用线切割在1.0mm厚的冷轧板上切取，试样尺寸为200×50mm，

2

退火实验在Gleeble3500上进行，退火工艺如图1所示。采用TC082E91-2 型（100KN）试验机进行力学性能测试，试样采用A50板样，测试方法依照GB/T 228-2002标准。金相侵蚀剂采用4%的硝酸酒精溶液，彩色金相采用Lepera试剂（1%Na2S2O5水溶液和4%的苦味酸酒精溶液按1：1的比例进行混合)侵蚀，图像处理、组织百分含量统计及晶粒尺寸测量采用Image-Pro图像处理软件。采用LEO-1450型电子扫描显微镜获得扫描组织。析出物采用萃取复型的方法得到碳膜，然后利用JEM-2010型高分辨电镜进行观察。

表 1 试验用钢化学成分（质量分数，%） Table 1 Chemical composition of the tested steel (wt% )

C 0.1

Mn 2.00

Si 0.30

V 0.10

N 0.0035

表2 热轧工艺

Table 2 Hot rolling process of the tested steel

加热温度℃ 1200

开轧温度℃ 1100~1050

终轧温度℃ 780~800

卷取温度℃ 560~620

最终厚度mm

3.0

图1 退火工艺路线图

Fig.1 Annealing process route diagram （删掉此图，在前面以文字简要叙述）

2

试验结果

2.1 热轧显微组织与性能

热轧显微组织如图2所示，初始显微组织中包含有铁素体、贝氏体、马氏体（各体积含量多少，写上）。力学性能如表3所示，应力应变曲线如图3所示，具有非平衡初始显微组织的试样应力应变曲线具有连续屈服的特点。

3

(a)

F

M

B

(b)

DF

EF

图2 热轧显微组织

(a)彩色金相照片 (b)扫描照片（请标出马氏体）

Fig.2 Hot rolling microstructure photograph

(a)color metallograph(b) SEM metallograph(M-martensite；B-bainite；F-ferrite；EF-equiaxed

ferrite；DF-deformed ferrite) 表3 热轧试样力学性能

Table 3 Mechanical properties of hot rolling sample （删掉此表，在前面以文字叙述） 抗拉强度MPa

735

屈服强度MPa

450

延伸率% 24.0

图3 热轧试样应力应变曲线

Fig.3 Stress-strain curve of TRIP steel after hot rolling process

2.2 连续退火显微组织与性能

退火显微组织如图4所示。通过对其显微组织的定量分析发现，所得组织中的马氏体体积含量为44.38%，马氏体平均晶粒尺寸为0.69μm；铁素体（的体积含量？马氏体尺寸比铁素体大？）平均晶粒尺寸为0.59μm，超细晶双相钢中马氏体和铁素体的晶粒尺寸分布如图6所示。从图中可以看出，63.8%的铁素体晶粒尺寸基本分布在0.5~1μm，53%的马氏体晶粒尺寸基本分布在0.5~1μm。退火后力学性能如表4所示，应力应变曲线如图5所示，从中可以看出，试样抗拉强度达到930MPa，延伸率可以达到16%，并且具有较低的屈强比和较高

4

的n值（n值不高啊？），并且具有双相钢连续屈服的特点。

MF

图4 退火试样显微组织照片

Fig.4 Microstructure of TRIP steel after annealing process (F-ferrite, M-martensite)

(a) (b)

图6 超细晶双相钢中各相晶粒尺寸分布

（a）铁素体，(b)马氏体

Fig.6 Grain size distribution of different phases in ultrafine grain dual phase steel

(a)ferrite (b)martensite

图5 退火样应力应变曲线

5

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库显微组织含钒超细晶双相钢（科大学报）1 - 图文在线全文阅读。