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超细组织钢组织与性能关系研究 刘清友 侯豁然 陈红桔 李静波 范建文 宋荣杰 董 瀚 （钢铁研究总院北京 100081 ） 摘要：通过应变诱导相变和铁素体动态再结晶在实验室获得了铁素体晶粒尺寸从 0.92 微米到 1.8 微米的超细 组织。研究了超细组织钢晶粒尺寸对强度和韧性的影响。实验结果表明,在超细晶范围内,组织与力学性能间 仍符合 Hall-Patch 关系。超细晶铁素体组织内位错密度较低并有部分小角晶界存在，其强度不是很高。 关键词：超细晶，机械性能 1 前言 为适应和满足二十一世纪社会发展的需要，新一代的钢铁材料应具有高强、高韧、性能价格比高和资源 配置合理等优点。未来的钢铁材料发展方向应是高洁净度、高均匀度和超细组织。从六十年代开始，材料科 技工作者一直在致力于超细组织的相变机理、组织控制理论和工艺的研究和探索工作。八十年代末期，日本 的YADA 等人发现了应变诱导相变和铁素体动态再结晶获得超细铁素体组织的新的工艺方法。利用该方法， YADA 等人在实验室模拟轧机上将 C-Mn 钢的铁素体晶粒细化至 2-3um[1]。澳大利亚的P.D.HODGSON 等人 将普通的 Nb-Ti 复合微合金化钢的铁素体晶粒尺寸细化至 1.0um[2] 。钢铁研究总院采用应变诱导轧制与常规 控轧工艺相结合，将 0.10C-1.4Mn-0.04Nb-0.01Ti 微合金化钢的铁素体晶粒尺寸细化至 1.0 微米以下[3]。对普 通晶粒度级别钢，材料的强度与晶粒尺寸间符合 Hall-Patch 关系，但组织实现超细化后组织与性能间的关系 及材料的变形行为尚不清楚。本文对超细组织钢的组织与性能的关系进行了初步分析和研究。 2 实验材料和实验方法 选择宝钢生产的石油天然气输送管线用钢钢坯进行实验室热轧模拟试验。该钢经铁水预处理──300 吨 转炉冶炼──连铸──连轧中间坯（30mm ）截取实验室轧制坯料。试验钢的化学成分见表 1。 表 1 试验钢的化学成分 %Wt Table 1 The chemical composition of tested steel %Wt. C Si Mn P S Nb Ti O N 0.09 0.29 1.42 0.0 13 0.005 0.045 0.008 0.0045 0.0038 使用日产 FUJI Φ300、四辊实验轧机进行热轧模拟试验，热轧工艺见图 1。 试样经研磨抛光后使用 4%硝酸酒精溶液腐蚀，使用 Neophot Ⅱ光学显微镜和LEICA 定量分析仪观察试 验钢的显微组织形貌并进行铁素体晶粒尺寸定量分析。 使用网格法测量铁素体的体积分数。 使用 H800 透射电镜观察超细晶组织的微观特征。 拉伸试验按 GB228-87 标准进行。冲击试验采用非标夏比 V 缺口试样进行测试。冲击试验设备：Jb-6 冲击实验机，锤头重量：6Kg 。 1173-1273K 两道次 1093K 三道次 5-24K/s 淬 水 1443K 0 5hr 1 图 1 试验钢控制轧制工艺 2 实验结果 2.1 试验钢的显微组织 为获得不同晶粒尺寸的超细晶组织，在试验轧机上进行了常规控轧+三道次应变诱导轧制的控轧模拟试 验。各试样号的轧制工艺及相应轧制工艺条件下的显微组织定量金相分析结果列于表 2 。