【正文】 越大。貝氏體系列鋼的研究目前仍處于貝氏體相變機(jī)理研究與貝氏體鋼的開發(fā)與推廣應(yīng)用階段。共析鋼在不同溫度等溫時，其分解產(chǎn)物是不同形態(tài)的組織，720℃等溫時，其分解產(chǎn)物是層片狀珠光體組織，290℃等溫時，獲得針狀組織，180℃等溫時，獲得馬氏體組織。（1） 呈板條狀或條狀；（2） 相變過程伴隨形成規(guī)則的表面浮凸，但浮凸形態(tài)上不具有不變平面應(yīng)變特征，常呈帳篷形。表21與貝氏體組織命名相關(guān)的術(shù)語分類依據(jù)組織命名說明碳化物分布上貝氏體θ在α條間下貝氏體θ與α長軸呈55176。上貝氏體是貝氏體的基本形態(tài)之一。它優(yōu)先在原奧氏體晶界形核，領(lǐng)先相是鐵素體，然后向一側(cè)奧氏體長大。 (2)下貝氏體鐵素體具有位錯亞結(jié)構(gòu)，即使它的形成溫度低于Ms點，仍然維持這種亞結(jié)構(gòu)，位錯密度隨等溫形成溫度降低而增高。至今的理論分析和實驗結(jié)果表明，下貝氏體鐵素體的亞結(jié)構(gòu)為位錯，不存在相變孿晶。 低碳貝氏體鋼的強(qiáng)化機(jī)制強(qiáng)度和韌性是鋼鐵材料最常用的兩大性能。 細(xì)晶強(qiáng)化晶界是位錯運動的最大障礙之一。鋼鐵材料晶粒細(xì)化到微米或亞微米級范圍內(nèi)，強(qiáng)度和晶粒度仍然服從HallPetch公式。第二相析出的必要條件是固溶體的溶解度隨溫度的降低而減少，使第二相隨溫度的降低自加熱后得到的過飽和固溶體中析出。因此微合金鋼中盡量避免采用間隙式固溶強(qiáng)化方法。其它因素固定時，金屬的流變應(yīng)力τ（宏觀的意義是單晶體開始滑移所需的應(yīng)力，或多晶體開始塑變的應(yīng)力）和位錯密度ρ之間的關(guān)系服從Baily—Hirsch式[29]： ()式中：是位錯交互作用以外的因素對位錯滑移的阻力，G是切變模量，b是柏氏矢量，a是常數(shù)。低碳貝氏體鋼在成份設(shè)計上選擇C、Mn、Nb、Mo、Cr、B、Ti的最佳配合。3．必要的碳含量主要起固溶強(qiáng)化的作用。有資料顯示，面心立方εCu從αFe中析出可使鋼材強(qiáng)化，%Cu，可使抗拉強(qiáng)度水平明顯高于700MPa。盡管銅增大了熱裂傾向，只要保證高溫時的變形低于由鋼成份所決定的臨界值，含銅鋼可以進(jìn)行焊接而無熱裂危險。 Nb、Ti在低碳貝氏體鋼中的作用微量Nb、Ti與碳、氮會形成Nb、Ti(C、N)類析出物，在熱變形后，這類化合物在奧氏體中會通過應(yīng)變誘導(dǎo)在位錯線上析出，從而明顯的阻礙變形后再結(jié)晶晶界的運動，使Nb的低碳貝氏體鋼再結(jié)晶停止溫度升高到950℃以上。Ⅰ階段：奧氏體再結(jié)晶溫度范圍內(nèi)變形。在冷卻過程中，變形奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體，但由于第二相鐵素體的存在，相變鐵素體的長大受到阻礙，獲得的晶粒尺寸較小。通過軋制后的加速冷卻，可以使未相變的γ晶粒發(fā)生相變，生成微細(xì)的多邊形鐵素體晶粒，且內(nèi)部還可能包含亞晶粒。（1）取樣說明Q550D試樣：101015，2個SM570H試樣：101015，2個（2）本實驗所用的原料是由國內(nèi)某鋼廠生產(chǎn)的Q550D，SM570H兩種鋼的強(qiáng)度均在550MPa以上。從電子顯微鏡下可以看出，這些鐵素體板條大致平行，相鄰板條間的取向差大約為6176。這些小島是由馬氏體和殘余奧氏體組成的，所以稱為馬奧島（M/A島）這些小島是由塊狀的殘余奧氏體發(fā)展而來的。該夾雜物中的S含量最多，其次是Ca、Mn、O、Al，掃描結(jié)果顯示元素的含量百分比如表31，由于這種夾雜物含有的硫和錳比較多，極有可能是硫化錳及鈣鋁酸鹽形成的復(fù)雜化合物。此外軋制工藝也對材料的性能有著顯著地影響，對于貝氏體的生產(chǎn)一般采用控冷控軋工藝。相比Q550D，SM570H的組織更加精細(xì)。24:225261．[24] 方洪生，王家軍，楊志剛等貝氏體相變．科學(xué)出版社． 5253．[25] Mehl R F:Hardenability of Alloy Steels,ASM,Cleveland,OH,1939:154．[26] Picking F B:Transformationsamp。0}{0The relatively weak influence over the ageing response verified when the reheating temperature was elevated from 1100 ?C to 1200 ?C indicated that copper precipitation is the main mechanism behind the hardening promoted by the ageing treatment。0}{0Copper precipitation in ferrite can contribute significantly to steel strength. }0{銅沉淀在鐵素體中可以顯著增強(qiáng)鋼的強(qiáng)度，0}{0This alloy element does not form intermetallic pounds with iron。0}{0The reason for this decrease in hardening effect could be a possible _ dynamic precipitation in the metastable austenite under temperatures below Ar3 point (Banerjee et al., }0{這就是在低于Ar3溫度時，亞穩(wěn)奧氏體硬化效應(yīng)減弱一的種可能的原因。0}{0It was also determined that, if hot rolling finishing temperature is lower than the alloy Ar3 temperature, age hardening response of the asrolled material is much lower than that observed when it is reaustenitized after hot rolling. }0{已經(jīng)證明，如果熱軋的終軋溫度低于合金的Ar3溫度，軋制材料的時效硬化比熱軋后回復(fù)的奧氏體弱的多。0} {0This situation motivated the development of several alternative alloys to produce plates with equivalent mechanical strength but minimized carbon content. }0{這就促使人們發(fā)展一些替代元素加入到合金中從而使得合金具有同等的機(jī)械強(qiáng)度，同時降低了碳的含量。0} {0Besides that, the thermo mechanical processing of such alloys can eliminate the subsequent quench and tempering heat treatments required by conventional steels. }0{除此之外，合金的這種處理可以省去隨后鋼的淬火、回火熱處理。119:391426．[21] Daverport E S,Bain E C::1930。增強(qiáng)鋼的強(qiáng)度可以通過合金元素的置換固溶強(qiáng)化來實現(xiàn)。這些夾雜物影響組織的連續(xù)性，從而影響性能，適當(dāng)?shù)目刂茒A雜物的顆粒度大小，可以對對材料的性能起到積極地作用。從圖中看以看出非金屬夾雜物鑲嵌在貝氏體中組織中，夾雜物長約4um，高3um，像一個小島鑲嵌在貝氏體組織中。3）SM570H橫向組織分析：、橫向中間在400倍下光學(xué)顯微組織圖。從圖中可以看出，Q550D的組織比較細(xì)小，而且呈板條狀，在奧氏體晶界處，形成不規(guī)則的板條狀的組織，其中也有一些黑色的珠光體與滲碳體存在。3 研究內(nèi)容與方案 研究內(nèi)容本論文主要研究低碳貝氏體鋼的組織、夾雜物成分及微觀形貌，以及低碳貝氏體鋼的性能與成分，組織，工藝之間的關(guān)系，由于過冷奧氏體在等溫轉(zhuǎn)變時，會形成貝氏體，它是含有過飽和碳的鐵素體和碳化物的機(jī)械混合物，它又可細(xì)分為上貝氏體和下貝氏體，而貝氏體組織有羽毛的、針狀的和粒狀的，低碳貝氏體鋼的組織形態(tài)與夾雜形貌對其性能有重要的影響，本論文主要研究分析貝氏體鋼的成分、工藝、組織與性能的關(guān)系?？刂栖堉坪蛙埡蟮目刂评鋮s相結(jié)合，可以在降低微合金元素含量或含碳量的情況下，使微合金鋼強(qiáng)化的同時又能保持較高的低溫韌性。Ⅲ階段：奧氏體和鐵素體兩相區(qū)變形?，F(xiàn)在，人們對控制軋制廣義的解釋為，從軋前的加熱到最終軋制道次結(jié)束為止的整個軋制過程實行最佳控制，以使鋼材獲得良好預(yù)期性能的軋制方法。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。銅還可以改善鋼的焊接性能。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)的位錯密度。取此碳含量的目的是：1．%以下時，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。最簡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)度等級的鋼材，用于各種用途，這種情況就歸屬于相變強(qiáng)化。金屬晶體中的位錯是由相變和塑性變形引入的。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。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。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。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。在低碳鋼中與粒狀貝氏體組織同時出現(xiàn)的一類組織為粒狀組織。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。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。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。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。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，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，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，每個針是由易腐蝕聚合物組成，但由于分析手段限制，當(dāng)時無法對此聚合物進(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。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就能使鋼板TMCP處理后空冷自硬，從而節(jié)約大量熱處理費用，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。20世紀(jì)50年代，[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。不用此信息時，刪除此框。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。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。現(xiàn)代材料的研究有兩個大的趨勢：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。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。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。在此基礎(chǔ)上發(fā)展了超低碳的控軋控冷貝氏體鋼（ULCB鋼，%）。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。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。鞍鋼[18]采用控軋控冷工藝試制了HQ590DB低碳貝氏體鋼板。制造大型貯罐及運輸船都采用非調(diào)質(zhì)處理鋼和微合金化中厚板鋼。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，國際市場容量在500萬噸。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