锰和硅添加对重度冷轧及退火后珠光体钢力学性能的影响VIP专享VIP免费

第41卷第5期2005年5月机械工程学报CHINESEJOURNALOFMECHANICALENGINEERINGVO1．41MayNO．52005锰和硅添加对重度冷轧及退火后珠光体钢力学性能的影响水孙淑华张振戎熊毅吕知清厉勇傅万堂f燕山大学亚稳材料制备技术与科学重点实验室秦皇岛066004)牧正志(京都大学工学部材料工学研究科京都606—8501日本)摘要：研究了几种锰、硅含量的Fe一0．8C合金在重度冷轧及退火后珠光体的显微组织变化及拉伸性能。结果表明，锰、硅的添加可使90％冷轧及450~650℃退火后共析珠光体的抗拉强度与屈服点均大幅度提高，但它们对冷轧珠光体延性的影响却是可以忽略的；与锰相比，硅的添加对冷轧及退火后珠光体钢延性的提高更有效，尤其当钢的强度较高时：锰、硅复合添加对重度冷轧及退火珠光体钢力学性能的提高也同样非常有效；经重度冷轧及低温(450℃)短时间退火，含硅或锰钢的抗拉强度和屈服点与冷轧态试样相比几乎没有下降，但其延性却明显提高；以硅、锰合金化的共析珠光体钢经90％冷轧及在450℃退火30～120S后强度一延性平衡达到最佳。关键词：合金元素珠光体冷轧退火超细晶力学性能中图分类号：TG142．10前言近年来，关于由多种热机械处理方法获得的超细晶粒钢的组织与性能方面的研究异常活跃，这是因为晶粒细化钢在表现出高强度的同时韧性却很少损失I卜。由铁素体(及层片状渗碳体组成的珠光体是钢中最重要的组织之一。对于珠光体钢，重度冷轧变形会使珠光体片间距(ISP)减小以及渗碳体片变】，从而在随后的退火过程中，加速渗碳体f1片的球化并导致(口+1微细复相组织的形成【】。由于颗粒对晶界的钉扎效应又可大大细化口晶粒，所以，颗粒的进一步细化对于具有超微细(+复相组织钢的强化是非常重要的。目前，将渗碳体活用于钢铁组织的超微细化已经成为高碳钢晶粒超细化领域的研究热点【J引。在Fe—C合金中，0的球化与粗大化进行得很迅速，而第三元素添加可抑制的球化与粗大化【l。一般来说，合金元素的加入能够有效减小ISP【l，但其对轧制及退火后共析钢中珠光体组织和力学性能的影响尚不清楚。本研究旨在考察硅和锰添加对O．8％C钢重度冷轧及退火后力学性能的影响。+日本文部科学省重点科学研究基金(A)(10305050)和国家自然科学基金(钢铁研究联合基金)(50271061)资助项目。20040102收到初稿，20041128收到修改稿1试验方法试验所用Fe一0．8C二元合金、Fe—X一0．8C三元合金(质量分数为1％或2％的Mn或质量分数为1％或2％的Si1由真空炉熔炼而成，其化学成分如表所示，S、P等其他杂质元素质量分数小于50×10。表试验用钢的化学成分的质量分数WB／％将铸锭热轧成15mm厚的板材并在1200℃进行24h均匀化退火后，在850℃奥氏体化30min，随后放入600℃盐浴炉内等温10min以进行珠光体转变，然后空冷。将等温转变后的试样进行40％90％的冷轧变形，再分别在650oC和450℃进行不同时间的等温处理后水冷。用扫描电镜(SEM，HitachiS3100H型1和透射电镜(TEM，PhilipsCM200型)对TD面(平行于轧制方向且垂直于轧制面1进行观察。SEM观察用的试样在机械抛光后用0．1％的硝酸酒精溶液腐蚀3～5S。TEM观察用的薄膜用电火花切割至0．5mm×0．5维普资讯http://www.cqvip.com148机械工程学报第41卷第5期rain×3．0rain，机械减薄至50I．tm后再用5％的高氯酸与醋酸溶液进行双侧电解减薄(电压36V，11℃、。等温转变处理后的试样的ISP用TEM照片测定，在所选取的视野中珠光体层片界面均与入射电子束平行。根据对应于不同退火阶段的SEM照片，利用图像分析软件测定0颗粒的横截面积并将其转化成各颗粒的等效直径()：=4S／~。每个试样选取4个区域，其放大率从3000到20000倍。对应于不同材料和不同的退火时问，测量颗粒总数范围大约在500～1300个。拉伸试验在岛津材料万能试验机上进行，采用标称尺寸为8．5rain×2．5mm×0．5mm的板状试样，试样的长度方向平行于轧制方向(RD)，拉伸应变速率为2×1C『Is～。2试验结果2．1等温转变后珠光体的组织与拉伸·陛能经850℃×30min奥氏体化并在600℃保温10rain后，所有试验用钢的组织几乎全部为层片状珠光体。锰和硅的加入对共析钢ISP及拉伸性能的影响如图l所示。由图l可以看出，0．8C钢的ISP大约为0...