【正文】 證在大延伸力的作用下位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)仍有可能產(chǎn)生，即保持有足夠的延伸性。影響鋼鐵材料強(qiáng)度和韌性的主要原因是基本組織微觀缺陷，它包括晶粒間界面、沉淀粒子、位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)等。 粒狀貝氏體組織 圖粒狀貝氏體形成時(shí)伴隨表面浮凸效應(yīng)，但浮凸形態(tài)不具備平面應(yīng)變特征。雖亦在其中觀察到兩種變體的碳化物，它的存在現(xiàn)尚難定論。 “下貝氏體類似于回火的高碳馬氏體”被認(rèn)為是經(jīng)典的概括。偶爾在上、下貝氏體鐵素體中見到孿晶，經(jīng)分析證實(shí)，并非為相變孿晶。下貝氏體鐵素體片經(jīng)實(shí)驗(yàn)和分析證實(shí)，它的三維空間形態(tài)呈雙凸鏡狀，其厚/長比因鋼碳量增多和形成溫度的降低而減小，具有碳過飽和度。上述板條狀鐵素體呈長條狀。一般認(rèn)為典型上貝氏體中的碳化物是滲碳體。上貝氏體通常發(fā)生于貝氏體轉(zhuǎn)變的高溫區(qū)內(nèi)，典型的上貝氏體為兩相組織，是由成束近似平行排列的板條鐵素體和夾在條間析出的斷續(xù)的碳化物構(gòu)成的非層狀組合體。60夾角176。60夾角176。50年代后期，Habraken[25]發(fā)現(xiàn)低碳及中碳合金鋼中的粒狀貝氏體組織。需要指出的是粒狀貝氏體在SEM下觀察發(fā)現(xiàn)，其內(nèi)部鐵素體也呈板條狀。板條或片狀形態(tài)均值鐵素體，碳化物分布于鐵素體條片間或其內(nèi)部，碳化物也可能延遲析出。 觀察上述針狀組織時(shí)發(fā)現(xiàn)[22]，針狀組織在侵蝕劑中的腐蝕速度顯著高于馬氏體，但比屈尸體(細(xì)珠光體)低，因此當(dāng)時(shí)曾被稱為馬氏體屈尸體（簡(jiǎn)稱MT組織），即后來被稱為貝氏體的組織。2研究貝氏體組織的意義與分類20世紀(jì)年代末，Robertson[20]首次在鋼種發(fā)現(xiàn)后來被命名為貝氏體的中溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，事實(shí)上Ronertson當(dāng)時(shí)對(duì)此未給予足夠重視。 在研發(fā)低碳貝氏體鋼方面，應(yīng)開展以下兩方面的研究工作:(1)低碳貝氏體鋼產(chǎn)品品種的開發(fā)除對(duì)現(xiàn)有低碳貝氏體鋼的生產(chǎn)工藝進(jìn)行完善與優(yōu)化外，還應(yīng)不斷開發(fā)新的低碳貝氏體鋼品種，擴(kuò)大貝氏體鋼產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。 很明顯，低碳貝氏體鋼的研發(fā)符合邯鋼中長期鋼材品種的發(fā)展方向和目標(biāo)，對(duì)于提高邯鋼鋼材產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、形成以自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)為主導(dǎo)的板材品種研發(fā)平臺(tái)具有積極的推動(dòng)作用。目前，邯鋼中板生產(chǎn)線已能大量生產(chǎn)普碳鋼、Q345，也能生產(chǎn)少量的船板、容器板、鍋爐板等系列產(chǎn)品，并取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，但生產(chǎn)低合金高強(qiáng)度鋼板的品種較為單一。總之，低碳貝氏體鋼種的研制與開發(fā)越來越引起材料界和工業(yè)行業(yè)的極大興趣。耐磨鋼球是廣泛用于礦山、冶金、電力、建材和化工等行業(yè)的重要易耗件，國內(nèi)年耗量高達(dá)100萬噸，國際市場(chǎng)容量在500萬噸。空冷貝氏體鋼具有良好的綜合力學(xué)性能，不僅提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，而且延長了產(chǎn)品的使用壽命，應(yīng)用前景非常廣闊。制造大型貯罐及運(yùn)輸船都采用非調(diào)質(zhì)處理鋼和微合金化中厚板鋼。國內(nèi)對(duì)低碳貝氏體鋼的研發(fā)大部分停留在試驗(yàn)研究階段，只有個(gè)別廠家成功生產(chǎn)出低碳貝氏體鋼。鞍鋼[18]采用控軋控冷工藝試制了HQ590DB低碳貝氏體鋼板。武鋼[14，15]于1999年開始試制板厚12～30mm，抗拉強(qiáng)度達(dá)到590MPa、685MPa級(jí)別的低（超低）碳貝氏體結(jié)構(gòu)板，產(chǎn)品采用鐵水預(yù)脫硫、RH真空處理工藝降低C含量，增添MoBVNb等合金元素，且需熱處理。與一般結(jié)構(gòu)鋼相比，新型準(zhǔn)貝氏體鋼具體更好的強(qiáng)韌性配合，其力學(xué)性能超過了典型貝氏體鋼、調(diào)質(zhì)鋼和超高強(qiáng)度鋼。采用奧氏體再結(jié)晶，未再結(jié)晶，奧氏體與鐵素體兩相區(qū)三段控軋工藝并配合壓下率，舞鋼試制成功了低碳貝氏體鋼WDB620，DB690及WH70[13].清華大學(xué)方鴻生等[10]在研究中發(fā)現(xiàn)，Mn在一定含量時(shí)，可使過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線上存在明顯的上、下C曲線分離。目前世界上許多國家都利用（超）低碳的控軋控冷貝氏體鋼生產(chǎn)高寒地區(qū)使用的輸油、輸氣管道用鋼板、低碳含鈮的低合金高強(qiáng)度鋼板、高韌性鋼板，以及造船板、橋梁鋼板、壓力容器鋼板及工程機(jī)械用鋼板等。巴西學(xué)者[7在此基礎(chǔ)上發(fā)展了超低碳的控軋控冷貝氏體鋼（ULCB鋼，%）。這兩種鋼均需回火處理。日本東京鋼公司研制了低碳含V貝氏體非調(diào)質(zhì)鋼[2]，該鋼鍛后空冷得到以貝氏體為主及少量鐵素體和珠光體的顯微組織，其抗拉強(qiáng)度達(dá)到800～1000MPa，室溫沖擊韌性為50J/cm2，而40℃沖擊韌性仍高達(dá)40J/cm2。作為船體和石油天然氣管線用鋼，顯示出該鋼種高的強(qiáng)度和優(yōu)異的低溫韌性，以及很高的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，從而引起世界各國研究者和鋼鐵工業(yè)界的重視。Q550D是鋼的屈服強(qiáng)度大約在550MPa左右，SM570H是其鋼的抗拉強(qiáng)度大約在570MPa左右?，F(xiàn)代社會(huì)隨著人類的自然社會(huì)的破壞，使得自然災(zāi)害越來越多，以及沿海城市的臺(tái)風(fēng)，這就對(duì)未來的建筑用鋼了更高的要求，要求材料的性能更加的優(yōu)良，具有一定的抗震能力。現(xiàn)代材料的研究有兩個(gè)大的趨勢(shì)：①不斷開發(fā)新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備，以研制各種具有特殊性能要求或優(yōu)異性能的新型材料；②對(duì)傳統(tǒng)材料(如鋼鐵材料)采用先進(jìn)的工藝，以期大幅度提高其使用性能，有效合理地利用資源。如有可能，應(yīng)盡量用《漢語主題詞表》等詞表提供的規(guī)范詞。鋼中其它的一些微量元素如鈦、鋁等，這些元素的第二相彌散分布在鐵基體中，形成彌散強(qiáng)化。得到了兩種鋼的組織精細(xì)結(jié)構(gòu)以及非金屬夾雜物的形貌及成分，分析了這些夾雜物對(duì)低碳貝氏體鋼性能的影響。通過在顯微鏡下觀察到Q550D組織為板條狀的上貝氏體組織，在大致平行的鐵素體板條中鑲嵌著很多細(xì)小的不易辨認(rèn)的滲碳體。低碳貝氏體鋼的性能還與軋制工藝有著密切的關(guān)系，特別是控制終軋溫度能夠明顯改善低碳貝氏體鋼的組織，一般把低碳貝氏體鋼的終軋溫度降低到1000℃左右能夠明顯提高低碳貝氏體鋼的強(qiáng)韌性。不用此信息時(shí)，刪除此框。鋼鐵材料作為傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)材料，是創(chuàng)造現(xiàn)代文明的基礎(chǔ)材料，足夠數(shù)量的優(yōu)質(zhì)鋼鐵是各國實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的必要條件，因而，開發(fā)新一代鋼鐵材料己經(jīng)引起了世界各國的高度重視，研究新一代鋼鐵材料己是當(dāng)今國際上科技發(fā)展的重要方向之一。綜上所述，低碳貝氏體鋼在現(xiàn)代工程建筑，軍事，橋梁，船體等方面的應(yīng)用越來越多，而且性能的要求也越來越高，所以開發(fā)更高性能的低碳貝氏體鋼是現(xiàn)代材料界的新的方向。兩種鋼均是低碳貝氏體鋼。20世紀(jì)50年代，[1]發(fā)明了MoB系空冷貝氏體鋼。日本新日鐵公司在貝氏體非調(diào)質(zhì)鋼的研發(fā)中多添加微合金化元素，這類鋼在很寬的冷卻范圍內(nèi)都可以獲得貝氏體組織，并可獲得更好的低溫性能，適合于強(qiáng)度高、韌性好的汽車行走系部件。美國聯(lián)邦鐵路管理局與Tuskegee大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的低碳貝氏體鋼軌鋼[5]，其極限強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率分別為1500MPa、1100MPa和13%，比相同條件下的珠光體鋼性能要高，且具有良好的斷裂韌性。McEvily于1967年研制出采用Mn、Mo、Ni、Nb合金化的ULCB鋼，經(jīng)熱機(jī)械控制（TMCP）處理后，屈服強(qiáng)度達(dá)到700MPa，且具有良好的低溫韌性和焊接性能，日本鋼鐵公司研制了X70和X80超低碳控軋貝氏體鋼，其屈服強(qiáng)度高于500MPa，脆性轉(zhuǎn)變溫度（FATT）小于80℃，它既可以作為低溫管線鋼，也可作為艦艇系列用鋼。8]通過模擬高強(qiáng)度低合金貝氏體鋼的控軋控冷工藝過程，研究了控軋控冷工藝參數(shù)對(duì)其微觀組織和力學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)軋制后冷卻速率與終軋溫度是主要的控制工藝參數(shù)。我國低碳貝氏體鋼的控軋控冷研究與應(yīng)用相對(duì)較晚，目前我國鞍鋼、武鋼、舞鋼、濟(jì)鋼和寶鋼等企業(yè)均生產(chǎn)過不同級(jí)別的低碳貝氏體鋼板。發(fā)明了MnB系空冷貝氏體鋼。山東工業(yè)大學(xué)李風(fēng)照等[12]根據(jù)貝氏體相變?cè)恚ㄟ^合理控制成分和優(yōu)化冷卻制度，并運(yùn)用細(xì)晶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化等主要強(qiáng)韌化機(jī)制及其迭加效應(yīng)，采用微合金變質(zhì)處理，開發(fā)了隱晶或細(xì)針狀貝氏體的高品質(zhì)貝氏體或高級(jí)貝氏體體鋼。濟(jì)鋼[16]研制開發(fā)了一種新型的貝氏體高強(qiáng)鋼（CSiMnCr系），其特點(diǎn)是鋼中不加入昂貴的Ni、Mo、B等元素，而用少量普通元素V、Mn、Cr合金化，以低廉的合金成本代價(jià)就能使鋼板TMCP處理后空冷自硬，從而節(jié)約大量熱處理費(fèi)用，降低了生產(chǎn)成本和生產(chǎn)難度。其終軋溫度為800～850℃，控制終冷溫度為590～630℃，獲得鐵素體和板條狀貝氏體組織，鋼板抗拉強(qiáng)度達(dá)650～690MPa，屈服強(qiáng)度達(dá)490～590MPa，延伸率為20%，并具有良好的成形性能。高強(qiáng)度低碳貝氏體鋼被國際上公認(rèn)為21世紀(jì)鋼種，國外在20世紀(jì)80年代才開始進(jìn)行研制。汽車工業(yè)發(fā)達(dá)的日本，其非調(diào)質(zhì)鋼發(fā)展最為活躍，川崎制鐵開發(fā)出具有耐大氣腐蝕性的非調(diào)質(zhì)低碳貝氏體型中厚鋼板。空冷貝氏體鋼應(yīng)用于制造汽車前軸，由于其熱加工性能良好，同時(shí)由于具有優(yōu)良的強(qiáng)韌度配合，故可提高前軸的質(zhì)量及壽命。目前使用的各種材料不僅成本高，而且由于硬度高、韌性差而使破碎率高。目前國內(nèi)各特殊鋼廠都相繼研制開發(fā)出一系列低碳貝氏體鋼?！逗摗笆晃濉变摬钠贩N生產(chǎn)及科技發(fā)展規(guī)劃》指出邯鋼中長期鋼材品種的發(fā)展方向和目標(biāo):到2007年板帶比由50%提升至80%，板帶材以建筑、造船、工程機(jī)械用熱軋中厚鋼板和板卷，汽車、家電、集裝箱用薄板系列為主體的品種結(jié)構(gòu)。除此之外，寶鋼、首鋼、鞍鋼、濟(jì)鋼等國內(nèi)大型鋼鐵集團(tuán)都對(duì)低碳貝氏體鋼的生產(chǎn)制定了明確的規(guī)格和生產(chǎn)工藝，已及低碳北市鋼的長期發(fā)展計(jì)劃。低碳貝氏體鋼在模具用鋼、耐磨耐沖擊鋼、工程構(gòu)件用鋼等領(lǐng)域的開發(fā)研究將進(jìn)一步深入，同時(shí)研究開發(fā)低碳貝氏體鋼在彈簧、建筑用高強(qiáng)度鋼筋、齒輪、標(biāo)準(zhǔn)件等方面的使用。20世紀(jì)30年代初，Dabenport和bain[21]在研究奧氏體于150℃（馬氏體形成溫度）550℃（珠光體形成溫度）之間等溫冷卻轉(zhuǎn)變時(shí)，發(fā)現(xiàn)奧氏體分解產(chǎn)生一種新的組織，該組織形態(tài)呈針狀，每個(gè)針是由易腐蝕聚合物組成，但由于分析手段限制，當(dāng)時(shí)無法對(duì)此聚合物進(jìn)行組織結(jié)構(gòu)鑒定。盡管于1934年，Bain實(shí)驗(yàn)室工作人員為紀(jì)念Bain，已經(jīng)提出了貝氏體這個(gè)術(shù)語，但隨后的一段時(shí)間，Bain及其同事[23]，通常仍謹(jǐn)慎地將這種組織稱之為未命名的、易侵蝕的、在某種程度上與馬氏體像是的針狀聚合物。此時(shí)，貝氏體只由鐵素體組成，有色合金貝氏體則由單相組成。由于貝氏體的形成溫度范圍寬，鋼的化學(xué)成分對(duì)組織的形態(tài)影響復(fù)雜，使得貝氏體組織形態(tài)多樣化。除了上述幾種形態(tài)的貝氏體組織外，還有無碳化物貝氏體、柱狀貝氏體、反常貝氏體、塊狀貝氏體等概念。無碳化物貝氏體無θ析出BⅠ，BⅡ，BⅢ鐵素體形態(tài)塊狀貝氏體柱狀貝氏體粒狀貝氏體羽毛狀貝氏體與上貝氏體對(duì)應(yīng)針狀貝氏體合金成分低碳貝氏體中碳貝氏體高碳貝氏體成分、形態(tài)及碳化物分布綜合信息上貝氏體羽毛狀 中高碳合金下貝氏體片狀 中高碳合金低碳貝氏體板條束狀θ在α板條之間成分、形態(tài)及碳化物分布綜合信息低碳下貝氏體板條束狀θ與α長軸呈55176。針狀貝氏體α呈板條束，小島半連續(xù)且平行于α其它反常貝氏體θ優(yōu)先形成，然后α在θ上長大關(guān)于貝氏體組織形態(tài)的分類，存在各種不同的依據(jù)，從而導(dǎo)致了許多命名。在光鏡下，通?？梢杂^察到上貝氏體中的鐵素體條，但不能鑒別條間析出的碳化物。碳化物形態(tài)為片狀或桿狀，多以不連續(xù)的方式分布于鐵素體板條之間。碳化物在鐵素體之間析出，碳化物的析出方向與貝氏體鐵素體板條束方向平行。下貝氏體碳化物通常為ε碳化物或滲碳體，呈薄片狀，與鐵素體板條長軸呈55～60176。(3)盡管下貝氏體亦優(yōu)先在奧氏體晶界上形成，但大量的下貝氏體還是形成于晶粒內(nèi)，并在局部區(qū)域內(nèi)密集堆積。它的依據(jù)是兩者都是過飽和固溶碳的鐵素體片的脫溶沉淀組織。Mehl[25]曾認(rèn)為，對(duì)大多數(shù)碳鋼及低合金鋼，上、下貝氏體的分界溫度約為350℃，且?guī)缀醪浑S成分變化，這等于說在350℃左右，貝氏體組織形態(tài)將發(fā)生突然改變。在低碳鋼中與粒狀貝氏體組織同時(shí)出現(xiàn)的一類組織為粒狀組織。提高鋼的強(qiáng)度首先要提高屈服強(qiáng)度，金屬的屈服過程是一種塑性變形過程，它是在結(jié)晶學(xué)的優(yōu)先平面上產(chǎn)生一種間斷的滑移步驟，從而形成了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。一般來講，低碳貝氏體鋼的強(qiáng)化機(jī)制包括細(xì)晶強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化、析出強(qiáng)化、相變強(qiáng)化等，低碳貝氏體鋼的強(qiáng)化可以同時(shí)采用不同的強(qiáng)化機(jī)制進(jìn)行強(qiáng)化，從而得到多種強(qiáng)化機(jī)制的綜合效果。晶粒越細(xì)小，則晶界越多，阻礙位移滑移的作用也越大，最終使金屬材料的屈服強(qiáng)度升高。在一般的普碳鋼中大約一半的強(qiáng)度來自于晶粒細(xì)化，可見細(xì)晶強(qiáng)化是鋼中最為重要的強(qiáng)化方式之一。細(xì)化晶粒的方法一般包括細(xì)化相變前的奧氏體晶粒、增加奧氏體內(nèi)部形核質(zhì)點(diǎn)和快速冷卻等方法。這些元素可以形成碳氮化物，在軋制或軋后冷卻中析出起到第二相析出強(qiáng)化作用。固溶強(qiáng)化的機(jī)制是：合金組元溶入基體金屬的晶格形成固溶體后，使晶格發(fā)生畸變。碳原子的間隙固溶強(qiáng)化是鋼中做經(jīng)濟(jì)、最有效的強(qiáng)化方式，而置換式固溶強(qiáng)化在很多合金鋼中也是相當(dāng)重要的強(qiáng)化方式。因此置換式固溶強(qiáng)化成本很高。金屬晶體中的位錯(cuò)是由相變和塑性變形引入的。當(dāng)這些亞結(jié)構(gòu)的位錯(cuò)墻呈松散的纏結(jié)形貌時(shí)，稱為“胞狀結(jié)構(gòu)”，當(dāng)位錯(cuò)墻變窄且輪廓分明時(shí)，則稱亞晶。最簡(jiǎn)單的例子是低碳鋼在軋后隨著冷卻條件的變化，有鐵素體+珠光體、鐵素體+貝氏體等幾種結(jié)構(gòu)，鋼的力學(xué)性能也隨之有很大的變化，從而可以生產(chǎn)出不同強(qiáng)度等級(jí)的鋼材，用于各種用途，這種情況就歸屬于相變強(qiáng)化。B的加入是為了獲得高的強(qiáng)度，為了保證B元素的作用須添加Ti來固定雜質(zhì)元素O、N，避免B的燒損，并形成TiN、TiO，對(duì)于細(xì)化晶粒十分有效。取此碳含量的目的是：1．%以下時(shí)，這種鋼在經(jīng)過高溫奧氏體化及熱變形后的冷卻過程中，不再發(fā)生奧氏體向鐵素體與滲碳體的兩相分解，過冷奧氏體將直接轉(zhuǎn)變成各種形態(tài)的鐵素體并留下少量富碳的殘留奧氏體。 B在低碳貝氏體鋼中的作用為了獲得高的強(qiáng)度，加入成本較低的B元素來增加鋼的淬硬性。Mn還降低貝氏體轉(zhuǎn)變溫度，細(xì)化晶粒，增加貝氏體鐵素體內(nèi)的位錯(cuò)密度。因此銅在國際上被成功的應(yīng)用于有抗腐蝕性能要求的結(jié)構(gòu)鋼[33]。銅還可以改善鋼的焊接性能。銅還可以改善成型性和機(jī)加工性。近年來，大量的研究發(fā)現(xiàn)含銅鋼的低溫疲勞抗力性，可以采用鎳溶。另外，微量Nb、Ti的綜合加入，可大大加速高溫變形后應(yīng)變誘導(dǎo)析出，它們明顯穩(wěn)定變形奧氏體中的位錯(cuò)結(jié)構(gòu)，并阻止新相繼續(xù)長大?，F(xiàn)