准贝氏体组织及新型系列准贝氏体钢.docVIP

准贝氏体组织及新型系列准贝氏体钢 杨延清　陈　彦　康沫狂 　　摘　要　新型钢中的准贝氏体由贝氏体铁素体和分布其上的残余奥氏体膜组成，处于贝氏体转变的初期阶段。新型准贝氏体钢具有优异的综合力学性能和简单易行的工艺性能，应用前景广阔。　　关键词　准贝氏体钢　相变　性能 Microstructure of Meta Bainite and New Meta Bainitic Steel Series Yang Yanqing, Chen Yan and Kang Mokuang(Dept. of Materials Science and Engineering, Northwestern Polytechnical University, Xian 710072) 　　Abstract　The meta bainite in new steel consists bainitic ferrite (BF) and retained austenite (AR) thin films within the BF and forms in the early stage of bainitic transformation. The new steel series has excellent comprehensive mechanical properties and simple processing behavior with wide application in a variety of industrial field.　　Material Index　Meta Bainite Steel, Phase Transformation, Mechanical Property 　　在贝氏体相变理论方面，进行了大量研究工作已取得丰硕成果。但对贝氏体转变机制的认识还存在相互矛盾的两大学派，即切变机制和扩散的台阶生长机制［1～4］。尽管如此，基于对贝氏体组织的认识，国内外先后开发了多种贝氏体钢，具有明显的工艺优势［3］。然而一般贝氏体钢中，不可避免地会出现上贝氏体组织，使得其力学性能降低，尤其是冲击韧度不高，限制了贝氏体钢的应用。　　通过对贝氏体相变的深入研究，我们提出了“准贝氏体”这一概念［4］，并研制成功系列准贝氏体钢，其综合力学性能超过当前的典型贝氏体钢、调质钢甚至超高强度钢，为贝氏体钢研究开辟了新途径。系列新型准贝氏体钢已成为国家科技成果重点推广项目［5］。 1　准贝氏体的组织特点及贝氏体转变的阶段性 　　一般的典型上贝氏体是贝氏体铁素体(BF)及在其间分布着平行于其长轴的贝氏体碳化物(BC)的混合体，典型下贝氏体是BF及在其上分布着与长轴约55～66°角的BC的混合体。由于碳化物的存在，不利于对BF形成机理的研究。　　为了避免BC的出现，在贝氏体钢中加入Si、Al等阻碍碳化物析出的合金元素，使得贝氏体转变明显分为两个阶段［6］。在贝氏体孕育期内，过冷奥氏体形成贫碳区与富碳区，BF在过冷奥氏体的贫碳区切变形成，其间分布着富碳的残余奥氏体薄膜(AR)，此时处于贝氏体转变的初期阶段，此类贝氏体即为准贝氏体。如图1所示，准贝氏体中的AR分为两类：AⅠR分布在BF条间并与BF长轴平行；AⅡR分布在BF条内且与BF长轴约呈15～25°角。在光学显微镜下，准贝氏体组织呈粒状和针状形貌，冷速慢，粒状较多，冷速快，针状较明显(图2)。准贝氏体组织具有优异的力学性能［7］。如果在贝氏体温度区长期等温，准贝氏体中仍可析出BC，便形成了典型贝氏体。透射电镜高温原位观察证实BC既可从AR中析出，也可从BF中析出［8］。根据析出源及分布，将BC分三类：BC1析自AⅠR，与BF平行，类似典型上贝氏体；BC2析自AⅡR，与BF呈15～25°角，为非典型下贝氏体；BC3析自BF内，与BF呈55～60°角，为典型下贝氏体(这也证明BF是过饱和碳的)，三类BC的透射电镜暗场照片见图3。这是贝氏体转变的第二阶段，其力学性能下降［7］。 图1　准贝氏体组织的两种残余奥氏体膜Fig.1　Two kind of retained austenite thin film in meta bainite 图2　准贝氏体组织的光学金相组织(a) 慢冷 (b) 快冷Fig.2　Optical metallograph of meta bainite(a) slow cooling (b) quick cooling 图3　从准贝氏体中析出的3种碳化物： (a) BC1　(b) BC2 (c) BC3Fig.3　Three kind of carbide precipitated from meta bainite： (a) BC1 (b) B