【正文】 (2) 兩種鋼均為低碳貝氏體鋼，且在兩種鋼中都含有鈣鋁酸鹽非金屬夾雜物，這些夾雜物能夠降低材料的強(qiáng)韌性，從而影響材料的使用性能。在 SM570H 中含有較多的 Al，雖然 Al 對(duì)材料有著彌散強(qiáng)化得作用 [39],但是 Al含量太多，會(huì)影響軋制工藝，從而影響材料的性能，所以材料中的微量元素一定要適量 貝氏體中的碳化物 貝氏體中碳化物的類型 、形態(tài)和數(shù)量取決于形成溫度和合金的成分。 北京科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 圖 Q550D 中的非金屬夾雜物 表 31 Q550D 中夾雜物的元素成分表 元素類型 元素含量（ %） 原子含量（ %） Al S Ca Mn Fe 這種夾雜物對(duì) Q550D 的強(qiáng)度和韌性有這顯著的影響，使得材料的強(qiáng)韌性減弱，而且降低了材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度。在掃描電鏡下（圖 ），可以看到與上貝氏體組織相比， SM570H 組織內(nèi)部的鐵素體板條長度方向較短，橫向較寬，但是鐵素體的形態(tài)十分相似。 圖 Q550D 橫向邊部 圖 Q550D橫向中間 圖 Q550D 在電子顯微鏡下的組織 北京科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 從圖 中可以看出，中間的組織相比邊部組織的顆粒度稍大一點(diǎn)，這是由于試樣在軋制冷卻時(shí)，由于在邊部冷卻速度比中間的冷卻速度快，從而使得中間組織的晶粒發(fā)生了長大，所以使得中間的組織晶粒比較大。 （ 3）在掃描電鏡下觀察組織 把拋光侵蝕后的 Q550D 試樣和 SM570H 試樣（各兩個(gè)）放在掃描電鏡下掃描，觀察分析其組織，如圖 、 、 、 北京科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 Q550D 橫向表面組織 圖 Q550D 軋向表面組織 圖 SM570H橫向表面組織 圖 SM570H軋向表面組織 圖 Q550D 橫向組織 圖 Q550D 軋向組織 北京科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 圖 SM570H橫向組織 圖 SM570H軋向組織 （ 4） 在掃描電鏡下觀察夾雜物形貌 把試樣放電鏡下，觀察試樣中的夾雜物， 因?yàn)樵嚇釉谇治g時(shí)，可能在試樣的表面上殘留一些沒有除盡的硝酸酒精等，所以首先要區(qū)分，夾雜物，和表面殘留夾雜，一般夾雜物是鑲嵌在貝氏體組織的內(nèi)部，而表面殘留的物質(zhì)一般像是在組織上壘起來的一樣，突出的很明顯。降低加熱溫度，利用晶界鈮、釩等的碳氮化物對(duì)晶粒長大的抑制作用，取得細(xì)化晶粒的效果。從二十世紀(jì)八十年代除開始，世界各發(fā)達(dá)國家在熱軋板帶鋼生產(chǎn)線上陸續(xù)采用了軋后加速冷卻這一先進(jìn)技術(shù)。 Ⅱ 階段：奧氏體未再結(jié)晶溫度范圍內(nèi)變形。在新發(fā)展的中溫轉(zhuǎn)變組織超細(xì)化控制工藝過程中，微量 Nb是形成及強(qiáng)化有一定取向差的多邊形胞狀亞結(jié)構(gòu)的必要條件，同時(shí)大顆粒的 Nb 析出物是貝氏體相變前形成晶內(nèi)針狀鐵素體或粒狀貝氏體的有利位置 [36]。硫有可能降低鋼的耐蝕性和塑性，銅則不會(huì)。在 500~550℃ 之間時(shí)效處理，鋼的硬度出現(xiàn)峰值，表明此時(shí)銅的時(shí)效析出強(qiáng)化作用達(dá)到最大值，在此之前，鋼處于欠時(shí)效狀態(tài)，因此隨時(shí)效溫度的升高，鋼的硬度逐漸增加。 Mn在低碳貝氏體鋼中的作用 Mn 是貝氏體鋼中的基本元素，加入量一般為 %～ %。鑒于冶金技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性和鋼材性能的要求，鋼中還經(jīng)常以 Ni、 Cu、 C 作為 Mo的補(bǔ)償元素 [31]。 總的來講 ，當(dāng)位錯(cuò)密度較低時(shí)，僅考慮晶界的作用，當(dāng)位錯(cuò)密度很高時(shí)，主要考慮位錯(cuò)和胞狀結(jié)構(gòu)的作用；當(dāng)這些位錯(cuò)重新排列而組成發(fā)達(dá)的亞晶時(shí)，亞晶內(nèi)部位錯(cuò)密度很低，這時(shí)主要考慮亞晶的作用。為此，一般微合金鋼并不有意采用固溶強(qiáng)化方式。位錯(cuò)滑移時(shí)必須克服氣團(tuán)的釘軋作用，帶著氣團(tuán)一起滑移或從氣團(tuán)里掙脫出來，使位移滑移所需的應(yīng)力增大。此時(shí)晶粒直徑 d 則為廣義的晶粒直徑。d 1/2 () 其中 σs 為屈服強(qiáng)度， σ0 為位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)所受的晶格摩擦力， d 為晶粒平均直徑， ky為細(xì)晶強(qiáng)化系數(shù)。為了獲得比較滿意的鋼材性能，一方面要調(diào)整鋼的化學(xué)成份和組織結(jié)構(gòu)，給位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)增加足夠的困難，使屈服強(qiáng)度上升 。 粒狀貝氏體 50 年代后期， Habraken[27]等在低碳及中碳合金鋼中首先觀察到粒狀貝氏體組織組織，如圖 ，粒狀 貝氏體組織其特征是板條束鐵素體基體上彌散分布有馬氏體 /氏體小島，由于小島呈顆粒形態(tài)，故將該組織命名為粒狀貝氏體。 (5)顯示爆發(fā)型形態(tài)。 北京科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 典型上貝氏體（ 350℃ ） 下貝氏體 典型的下貝氏體也是鐵素體和碳化物構(gòu)成的兩相組織，如圖 所示；其具有以下特征： (l)由下貝氏體鐵素體片及其內(nèi)部單向分布的碳化物所組成。一般認(rèn)為典型上貝氏體中的碳化物是滲碳體。 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 北京科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 貝氏體組織的分類 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。 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。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。 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。 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。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。 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。 低碳貝氏體鋼的發(fā)展前景 市場需求前景 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。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。發(fā)明了 MnB系空冷貝氏體鋼。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)。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，其值是相同條件下珠光體鋼斷裂韌性的 倍。 20 世紀(jì) 50 年代，英國人 [1]發(fā)明了 MoB 系空冷貝氏體鋼。 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。 研究發(fā)現(xiàn)低碳貝氏體鋼由于貝氏體組織結(jié)構(gòu)精細(xì)，分布均勻，且碳當(dāng)量小，因而貝氏體鋼具有良好強(qiáng)韌性和焊接性能。北京科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 摘 要 本文通過光學(xué)顯微鏡觀察了 Q550D 與 SM570H 的光學(xué)顯微金相組織，通過掃描電鏡觀察其微觀組織并利用能譜分析其夾雜物的成分。 關(guān)鍵詞： 貝氏體組織 , 金相組織 ,貝氏體轉(zhuǎn)變 ,非金屬夾雜 北京科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 Research on the Microstructure Property of Lowcarbon Bainite Steel Abstract The microstructure of Q550D and SM570H were studied by optical microscope and electron microscope in this paper, and the positions was analyzed by energy spectrum. The microstructures of the two steels and the positions of nonmetallic inclusions were obtained, also the effections of nonmetallic inclusions for the steels’ property was analyzed. Through observation by microscopy we can get that there are parallel bainiteferrite strip distributed in microstructure of Q550D. And more fine cementites are inlayed in the bainiteferrite strip, It’s uneasy to identify. It belongs to upper bainite. the microstructure of SM570H belongs to granular bainite, the sand island consisted of retained austenite and martensite distributed in the lathlike ferrites,observing in the microstructure, The microstructure of SM570H is finer than Q550D. We can observed there were more nonmetallic inclusions in the Bainitic steels, and these nonmetallic inclusions always distributed in austenite grain boundary and always some calciumaluminate and sulfides. These nonmetallic inclusions can decrease the strength of steels because of uneven microstructure. besides the calciumaluminate, there were some partical of alloys in the microstructure, these micro alloying elements can improve the strength of alloys because of solid solution strengthening and dispersion strengthening., such as Ti, Al. the second phase of these elements distributed in the lathlike ferrites. The property of lowcarbon Bainitie steel is in association with Rolling Technology Parameters. especially in the finishing temperature. The property is more superior If the finishing temperature is controlled about 1000℃ . The microstructure of the lowcarbon Bainite steel is very fine, and welldistributed, and carbon equivalent is lower, so lowcarbon Bainite steels have excellent strength and toughness and good welding properties. Key Words： Bainitie microstructure ， metallographic structure Bainite transformation ， nonmetallic inclusions 北京科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 目 錄 摘 要 .........................................................