显微组织含钒超细晶双相钢（科大学报）1 - 图文(2)

Fig.5 Stress-strain curve of TRIP steel after annealing process

表4 退火试样力学性能

Table 4 Mechanical properties of TRIP steel after annealing process

规定非比例延伸强度MPa

475

3

讨论

基于非平衡初始显微组织对双相钢的细化，主要考虑了以下几个方面，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细化了晶粒。第三是钒在晶界处的析出物阻碍了晶界的移动，从而达到细化晶粒的目的。(不要和摘要重，删掉) 3.1 形变细化

从图2(b)的热轧显微组织可以看出，组织中存在变形的铁素体、等轴铁素体、长条的马氏体以及贝氏体（马氏体和贝氏体在哪？），从而可以判断，在780℃~800℃终轧以前已经发生了形变诱导铁素体相变使得铁素体产生，在后续的变形过程中诱导产生的铁素体被拉长，未发生转变的奥氏体在后续的冷却过程中转变成长条形的马氏体和贝氏体，这有效的细化了初始显微组织，热轧组织中铁素体的晶粒尺寸在2μm左右。由于初始显微组织中有马氏体存在，又经过大概（严谨一点）67%的冷轧压下率的冷轧也可以有效的细化晶粒。 3.2 退火细化

奥氏体化是一个扩散过程，在奥氏体形核长大阶段是由碳的扩散速率控制的[10,11]。对于低碳钢而言，如果初始组织为铁素体+珠光体，在Ac1以前退火加热的过程中只是发生回复和再结晶，而存在变形的非平衡初始显微组织的钢在加热过程中，贝氏体本身就是铁素体和碳化物的混合体，变形马氏体在加热的过程中会发生分解，形成碳化物，这些碳化物为两相区奥氏体的形成提供大量的形核点。为了说明退火过程中非平衡初始显微组织对晶粒尺寸的影响，对初始显微组织为铁素体+珠光体的试样和初始显微组织为铁素体+贝氏体+马氏体的试样进行了对比退火实验，试验结果如图7所示。从图7（a）、（b）可以看出，其他条件相同，700℃退火后，初始组织为铁素体+贝氏体+马氏体的钢中，基本完成了再结晶，晶粒较细小且内部分布着大量细小弥散的碳化物，而初始组织为铁素体+珠光体的试样中没有完成再结晶，且晶粒内部碳化物颗粒相对较粗大，分布也不弥散。分析造成这种差别的原因是非平衡初始组织的变形使得非平衡组织中导入不均匀变形区，这有利于再结晶的发生。当温度达到750℃时，初始显微组织为铁素体+贝氏体+马氏体试样的淬火组织中含有大量的马氏体，通过对比图7（a）、（c）可以看出再结晶先于奥氏体的形成而发生，奥氏体在再结晶的细小铁素体晶粒边界形核，如图7（c）所示。可以看出奥氏体的晶粒尺寸是由非平衡初始显微组织的变形加速再结晶的发生、奥氏体在再结晶的细小铁素体晶粒边界形核

6

抗拉强度MPa

930

断裂总延伸率%

16.1

n值 0.1906

屈强比 0.511

以及以未溶碳化物为核心形成奥氏体共同控制的[12]，这为得到细小的马氏体和铁素体组织提供了充足的条件。从750℃时初始组织为铁素体+珠光体试样的淬火组织中可以看出，组织已经发生完全再结晶，并且有少量的马氏体生成，如图7（d）所示，与非平衡初始显微组织试样的奥氏体形成条件相比，铁素体的再结晶和奥氏体的形核长大是重叠进行的，且再结晶晶粒的长大快于奥氏体的形核长大。 (a)

(b)

(c)

(d)

图7含钒钢不同初始显微组织对晶粒细化的影响

(a)、(c)分别为初始显微组织为铁素体+贝氏体+马氏体的试样在700℃、750℃时加热1min

后的淬火显微组织

(b)、(d)分别为初始显微组织为铁素体+珠光体的试样在700℃、750℃时加热1min后的淬火

显微组织 （图例有这么写的？不符合规范）

Fig.7 Effect of different initial microstructure of vanadium steel on refining grain

(a)and(c) is quenched microstructure of samples of initial microstructure is F+B+M at 700 ℃and 750℃ be heated up 1 min respectively; (b)and(d) is quenched microstructure of samples of initial microstructure is F+P at 700 ℃and 750℃ be heated up 1 min respectively. 3.3 钒在超细晶双相钢中的作用

[13]

根据L.Barbé博士论文中提到采用热膨胀曲线计算钢在两相区中奥氏体和铁素体含量

的计算方法，计算了含钒钢加热过程中两相区不同温度时奥氏体的含量，（去掉）双相钢加热时的热膨胀曲线如图8所示，计算结果列于表5（去掉表5）中，根据表5中的数据绘得的曲线如图9所示。

含钒钢在加热过程中，进入两相区后，奥氏体的含量缓慢增加，当温度达到800℃时，

7

奥氏体的含量快速增加，820℃-840℃之间奥氏体增长速度达到最快，840℃以后奥氏体增加速度开始降低，如图9所示。

合金元素的加入并不改变奥氏体的形成机制，但会影响奥氏体的形成速度。合金元素一般将改变珠光体向奥氏体转变的临界点，并影响碳在奥氏体中的扩散速度，从而影响到奥氏体的形成速度。含钒钢膨胀曲线中初始阶段奥氏体含量增长缓慢的原因是由于强碳氮化物形成元素钒，阻碍碳氮化物溶解，又能提高碳在γ-Fe中的扩散激活能，减缓碳的扩散，对γ-Fe的形成有一定的阻碍作用，而奥氏体的初始长大阶段是由碳的扩散来控制的。根据计算，该成分的钢中VC的完全溶解温度为816℃，由于钢中锰元素的存在，会加速VC的溶解，因此当温度达到800℃，奥氏体开始快速增加时可以认为VC已经完全溶解，完全溶解后引起碳的快速扩散，同时随着温度的增加碳的扩散速度也在增加，从而出现了奥氏体快速增加的阶段；840℃以后基本完成了碳的扩散，此时钒主要依靠降低表面自由能差来阻滞γ-Fe晶粒的长大，并且锰在奥氏体中的扩散速度要比在铁素体中的扩散速度低三个数量级，这些原因降低了奥氏体形成量的增加速度，导致曲线的平缓 ，曲线平缓表明新生成的奥氏体量造成的体积缩小刚刚抵消已生成的奥氏体和未转变的铁素体的膨胀，从而可以看出钒通过阻碍奥氏体的形成和长大扩大了两相区的温度范围。

通过对退火后试样中析出物的观察看出，试样中的析出物为钒的析出物，尺寸基本在20nm以下，且分布在晶界附近，如图10所示。分布在晶界附近的析出物可以认为是在加热的过程中，阻碍了奥氏体的长大，随着温度的升高，钒的析出物发生了回溶，在随后的缓冷过程中重新析出，阻碍碳向铁素体中扩散，阻止了奥氏体量的减少，从而确保了钢中最终组织中足够的马氏体含量。

图8完全奥氏体化热膨胀曲线

Fig.8 Thermal expansion curve of TRIP steel in complete austenitized state

表5两相区不同温度时奥氏体百分含量计算 （去掉）

Table 5 austenite content calculation in critical zone different temperature

8

温度/℃

含钒钢奥氏体百分含量/%

740 760 780 800 820 840 860 880

6.87 13.47 19.89 27.57 41.77 70.22 84.93 92.14

图9两相区不同温度时奥氏体含量变化趋势图

Fig.9 Austenite content in TRIP steel at different temperature in incritical zone

(a)

(b)

图10 试验钢中析出物的分布(a)及能谱图(b)

Fig.10 Precipitation distribution (a) and energy spectrum diagram (b) in test steel

4

结论

（1） 通过对铁素体+贝氏体+马氏体非平衡初始显微组织的试样进行冷轧和连续退火，得到

了马氏体平均晶粒尺寸为0.69μm；铁素体平均晶粒尺寸为0.59μm，其中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。根据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。（不要说是你提的，太自信了，以前别人没试过？你可说采用这种方法得到了什么结果啊！） （2） 形变诱导相变的发生有效的细化了初始显微组织，为得到超细晶双相钢提供了必要条

件。

（3） 与经过冷轧的铁素体+珠光体组织相比，经过冷轧发生了形变的非平衡显微组织在退

火的过程中能够更快的发生再结晶，并且晶粒更细小，提供了更多的奥氏体形核点，更

9

多的形成奥氏体，在随后的冷却过程中得到更多更细小的马氏体。（整段不通顺） （4） 含钒钢在加热过程中，进入两相区后，由于强碳氮化物形成元素钒，阻碍碳氮化物溶

解，又能提高碳在γ-Fe中的扩散激活能，减缓碳的扩散，对γ-Fe的形成有一定的阻碍作用。奥氏体的含量增加缓慢，当温度达到800℃时，VC已经完全溶解，奥氏体的含量快速增加，820℃- 840℃之间奥氏体增长速度达到最快，840℃以后基本完成了碳的扩散，此时钒主要依靠降低表面自由能差，则阻滞γ-Fe晶粒的长大，从而降低了奥氏体形成量的增加速度。（不能简要写一下吗？这段放在文中到挺合适）同时钒在晶界的析出物可以起到细化晶粒的作用。

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[12]ZHANG Hong-mei, WANG Zhen-min, LI Wei-juan, WANG Guo-dong, LIU Xiang-hua. （题名的翻译呢？）Materials for Mechanical Engineering, 2004;28（7）：4-6

(张红梅,王振敏,李维娟,王国栋,刘相华. 奥氏体晶粒细化的研究[J].机械工程材料，2004，28（7）：4-6) [13] L.Barbé，Physical metallurgy of P-alloyed TRIP steels[D].Ghent:Ghent University,2005 （文献不全，最好去掉）

小田：

1） 文章不简练，太长

2） 文章所有的图的纵、横坐标的文字应该都是中文或英文，应一致 3） 摘要中钒的作用哪里去了？整个文章不系统，不扣题

4） 你写文章的能力需锻炼。看了那么多文献，应该总结规律，据为己用。希望你下次写的

文章不用我改一字一词，就出师了。

5） 蓝色的为我改好的。红色的需修改或删除掉。

11

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