中间冷却及回火工艺对马氏体-奥氏体组织的影响

sunny2008

随着高强度管线钢、高强度工程机械用钢等高强度钢的应用范围扩大，要求钢材除了具备高强度之外，还要具备良好的塑性和韧性。由硬相和软相组成的双相或多相显微组织，具有较高的加工硬化指数以及连续屈服型应力鄄应变曲线，可获得较大的应变强化性能，使得钢材具有良好的均匀变形能力，即抗大变形性能。铁素体+贝氏体和贝氏体+马氏体-奥氏体岛状的双相组织也具有这类特性。马氏体-奥氏体是残余奥氏体与马氏体的组合相，或AR几乎全部以马氏体-奥氏体岛状岛形式存在。马氏体-奥氏体是低碳贝氏体钢的一个重要组织特征。其含量、形状、尺寸及分布等对钢材性能都有影响。有研究证实：钢的屈服强度、抗拉强度均与马氏体-奥氏体的体积分数呈线性关系增加，马氏体-奥氏体以双相强化方式增加钢的强度，适当增加AR量有利于马氏体-奥氏体岛数量的增多，但是减小马氏体-奥氏体尺寸对提高冲击韧性有利。对于贝氏体+马氏体-奥氏体钢，当马氏体-奥氏体的体积分数高于5%时，钢材的屈强比较低，韧性好，具有良好的变形性能。有尖角的马氏体-奥氏体易产生应力集中而诱发裂纹，但细小弥散分布的马氏体-奥氏体组织能阻碍位错运动和疲劳裂纹扩展,消耗部分裂纹扩展功,从而提高变形能力。TMCP工艺可以生产铁素体+贝氏体双相显微组织钢材，但是无法保证在获得一定数量MA组织的同时不降低钢材的焊接性能和韧性；为此开发出HOP工艺控制马氏体-奥氏体的形成，生产贝氏体+MA双相显微组织的钢材。

研究含Nb低碳钢的中间冷却及回火工艺对马氏体-奥氏体组织的影响，表明：回火前快速冷却的终冷温度在贝氏体相变温度区间，会增加回火后形成的马氏体-奥氏体体积分数，其体积分数可以达到5%以上。终冷温度高会使回火后的马氏体-奥氏体粗大，多边形化。提高回火升温速率，马氏体-奥氏体体积分数增大，其平均尺寸增大。提高回火温度和延长回火时间，马氏体-奥氏体的体积分数会出现峰值，其组织的尺寸也会增大。且其体积分数峰值的出现与回火过程碳扩散及未转变奥氏体中碳含量直接相关。