Page 31 - 理化检验-物理分册2019年第二期

赵 楠, 等: 热处理工艺对 ７８０MPa级低碳贝氏体钢组织和性能的影响

很低的碳含量下得到稳定的贝氏体组织 [ ４ ] .笔者测
定了 ７８０ MPa 级低碳贝氏体钢在不同冷却速度下
的连续冷却转变( CCT ) 曲线, 得到了不同冷却速度
下的组织, 并对不同组织的硬度进行了测试, 以期为
现场生产 ７８０ MPa 级低碳贝氏体钢工艺参数的制
定提供参考数据.

１ 试样制备与试验方法

试验材料为一种 ７８０MPa级低碳贝氏体钢, 其
图 １ 试验钢的 CCT 曲线
主要化学成分见表 １ .
Fi g 敭１ CCTcurvesoftheteststeel
表 １ 试验钢的化学成分( 质量分数)
为贝氏体 ＋ 马氏体组织.
Tab敭１ Chemicalcom p ositionsoftheteststeel massfraction ％
２．２ 不同冷却速度下的显微组织
C Si Mn P S Ni Cr Mo
不同冷却速度下试验钢的显微组织形貌如图 ２
０．０９５ ０．２５３ １．１８３ ０．００８ ０．００５ １．５~１．８ ＜０．５ ＜０．５
所示.由图 ２ 可知: 当冷却速度小于 ５ ℃ s 时, 显
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利用 DIL８０５L 型淬火膨胀仪, 采用膨胀法测定 微组织全部为贝氏体, 随着冷却速度的增加, 低碳贝
(
试验钢的相变点温度 A c１ 加热时珠光体开始向奥 氏体中的岛状组元( MA ) 逐渐细化, 且分布逐渐趋
氏体转变的温度) 和 A c３ 加热时先共析铁素体全部 于平行排列状态; 当冷却速度增加至 ５ ℃ s 时, 显
(
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ϕ
转变 为 奥 低 体 的 温 度 ), 试 样 尺 寸 为 ４ mm × 微组织中出现了少量马氏体组织, 此时的转变组织
１０mm .试验时以 １０ ℃ s 的加热速度升温至奥 为贝氏体和少量马氏体; 随着冷却速度的继续增加,
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氏体化温度 ９５０ ℃ 保温 ５ min , 然后分别以 ０．５ , １ , 马氏体数量逐渐增加, 贝氏体数量则逐渐减少; 当冷
２ , ５ , １０ , ２０ , ３０ , ５０ , ８０ , １００ ℃ s 的冷却速度冷却 却速度为 １００ ℃ s 时, 转变产物主要为马氏体, 还
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至室温.冷却过程中采用气体冷却法控制试验的冷 有极少量的贝氏体.
却速度, 其中冷却速度低于 １５ ℃ s 时用氮气进行 ２．３ 不同冷却速度下的硬度变化情况
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冷却, 冷却速度高于 １５ ℃ s 时用氦气进行冷却. 试验钢室温组织的显微维氏硬度随冷却速度的
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冷却后试样经研磨、 抛光, 用 ４％ ( 体积分数) 硝 变化情况如图 ３ 所示, 可见随着冷却速度的增加, 试
酸酒精溶液浸蚀, 采用激光共聚焦显微镜观察显微 验钢的硬度呈现上升趋势.由图 ２ 中的显微组织可
组织; 采用 Tukon２５００Minuteman型显微维氏硬度 知, 随着冷却速度的增加, 试验钢的转变产物中出现
计测试不同冷却速度下试样的显微维氏硬度, 试验 了马氏体, 且马氏体含量不断增多, 对于相同成分的
载荷为 ４９N ( ５k g f ). 钢而言, 马氏体的硬度大于贝氏体的 [ ５Ｇ７ ] .因此, 试
验钢的硬度随着冷却速度的增加而增大.
２ 试验结果与讨论
从图 ３ 可以明显看出, 在冷却速度为 ５ ℃ s －１
２．１ 过冷奥氏体连续冷却转变曲线 时, 试验钢的硬度发生了突变, 这与冷却过程中的组
根据不同冷却速度条件下测得试验钢的相变温 织转变有关.由图 ２ 可知, 冷却速度为 ５ ℃ s 时,
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度、 相变开始和结束时间绘制过冷奥氏体的连续冷 转变产物中开始出现马氏体组织, 高硬度马氏体组
却转变曲线, 结果如图 １ 所示. 织的出现使得试验钢硬度随冷却速度变化的曲线上
试验测得试验钢加热 时 的 临 界 温 度 为: A c１ ＝ 出现突变点.
７３５ ℃ , A c３＝８８７ ℃ .由图 １ 可知, 在本试 验条件 ２．４ ７８０MPa级低碳贝氏体钢的马氏体转变
下, 试验钢的连续冷却转变曲线可以分为 ２ 个部分: 对冷却速度为 ５ ℃ s 的试样进行透射电镜
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贝氏体转变区, 相变产物为贝氏体组织; 马氏体转变 ( TEM ) 分析, 图 ４ 为该冷却速度下试验钢的 TEM
区, 相变产物为贝氏体 ＋ 马氏体组织.由图 ２ 可以 形貌.
看出, 试验钢所有冷却速度下的转变产物中都存在 从图 ４a ) 可以看出, ７８０ MPa 级低碳贝氏体钢
贝氏体组织, 当冷却速度小于 ５ ℃ s 时, 转变产物 在冷却速度为 ５ ℃ s 时, 基体组织为贝氏体组织.
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只有贝氏体; 当冷却速度大于 ５ ℃ s 时, 转变产物 但在贝氏体中分布着少量马氏体, 如图 ４b ) 所示, 且
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