低碳贝氏体钢的过冷奥氏体连续冷却转变曲线

1、低碳贝氏体钢的过冷奥氏体连续冷却转变曲线白雅琼 李智丽(包钢钢联股份有限公司技术中心，内蒙古 包头 014010)摘 要 采用formastor-f型全自动相变仪测定了低碳贝氏体钢在不同冷速下的连续冷却转变曲线，利用金相显微镜观察了不同冷速下的显微组织，并分析了合金元素对过冷奥氏体转变的影响,通过对cct曲线的分析为低碳贝氏体钢生产工艺的制定提供了理论依据。关键词 过冷奥氏体；cct曲线 ；显微组织引言钢的过冷奥氏体转变曲线，不仅是制定钢材合理热处理工艺的理论依据，而且在新钢种的研制、特别是在新工艺研究中发挥着重要的作用。在控制轧制和控制冷却工艺的研究中，钢的cct曲线和ttt曲线也发挥着重要

2、的指导作用。国内外对钢的过冷奥氏体转变曲线都给予了足够的重视。本文采用了膨胀法辅以金相法，硬度法对低碳贝氏体钢的过冷奥氏体连续冷却转变曲线（cct曲线）进行了测定，分析讨论了不同冷速下的转变组织及合金元素的作用。1 实验材料及方法 实验用钢的化学成分见表1。利用formastor-f全自动相变仪对该钢种进行cct曲线的测定。试样尺寸为3x10mm,试样一端开2x2mm的小孔，见图1。表1 低碳合金钢的化学成分（质量分数，%）元素csi+ mnni+ mo+ crp, s含量0.202.501.600.01图1 热膨胀试样形状尺寸 (mm)将试样以200/h的速度加热到900，测得奥氏体化温度为

3、814，然后分别将试样以10/s的速度加热到奥氏体化温度，保温10min,以80s、200s、400s、1600s、2300s、3000s、4800s、20000s的时间冷却到室温，分别对应冷却速度为10/s、4/s、2/s、0.5/s、0.35/s、0.26/s、0.17/s、0.04/s,获得不同冷速下的热膨胀曲线。试验后的试样经研磨、抛光后用4硝酸酒精浸蚀，采用axio observer d1m型蔡司光学显微镜观察分析不同冷却速度条件下的组织形貌。2 实验结果与讨论 热膨胀仪试验测得该贝氏体钢的ac3 和ac1 点分别是764 和633 ，ms点为324。根据试验获得的膨胀曲线上的切点或

4、极点确定出不同冷却速度下的相变开始温度和结束温度,同时结合金相法最终绘制出低碳贝氏体钢的过冷奥氏体连续冷却转变曲线（cct曲线），见图2。测试数据见表2。图2 低碳贝氏体钢cct曲线将不同冷速下的试样用4硝酸酒精浸蚀，采用axio observer d1m型蔡司显微镜观察组织，采集500倍下的金相组织照片，见图3。试样在连续冷却条件下，贝氏体的开始开始转变温度随着冷却速度的增大逐渐降低。以极慢的速度0.04/s冷却，得到贝氏体与微量马氏体组织，以0.17/s的速度冷却，得到的的马氏体量明显增多，当冷速不断加快，达到0.5/s时，几乎没有了贝氏体转变,全部转变成了马氏体组织。表2 低碳贝氏体钢c

5、ct曲线测试结果冷却速度/ ( s - 1)转变开始温度/ 转变终了温度/ 硬度/ hv组织10420.50.350.260.170.04324330323320344372384408204212293218224204259187665657660634567520513470mmmmm+b（少量）m+b（少量）b+m（少量）b+m（微量）注：m：马氏体；b：贝氏体10/s 4/s 2/s 0.5/s 0.35/s 0.26/s 0.17/s 0.04/s图3 低碳合金钢钢在不同冷速下显微组织贝氏体钢中主要添加元素有碳、锰、铬、钼等,每个元素的作用各不相同。碳是固溶强化元素,起到强间隙固溶

6、强化,提高强度的作用,但高的含碳量既伤害焊接性能又降低冲击韧性; 碳对bs点的影响随其含量的增加使bs点不断下降。锰是强压低bs点、弱压低ms点元素,能控制贝氏体相转变曲线,并提高贝氏体淬透性及贝氏体钢的强度。铬元素强压低bs点,弱压低ms点, 是压低bs/ms比值最强的合金元素。铬对贝氏体相转变c曲线影响较大,能提高贝氏体淬透性和强度。钼也是强压低bs点、弱压低ms点元素,能使铁素体-珠光体转变大大推迟, 并使其与贝氏体“c”曲线分离, 但对贝氏体转变的推迟作用却不明显。mo的质量分数大于0.2 %时便使下临界冷速(与铁素体析出相切的冷速) 降低;质量分数在0.2 %0.4%时作用已十分显著

7、,当质量分数大于0.6%时,这种影响减小,因此,一般中低碳贝氏体钢中mo的质量分数为0.4 %0.6 %。硅可起到固溶强化作用,压低bs 点并使贝氏体相转变c曲线右移;能抑制过冷奥氏体分解,从而促进贝氏体-铁素体间富碳奥氏体膜和(m-a)岛状组织的形成。镍是强压低bs点元素,能提高钢的强度及韧性,是获得高冲击韧性必不可少的合金元素,并降低冲击转变温度。1将所测得的cct曲线与普通的低碳钢20#钢的cct曲线2比较，可以看出，由于mn、ni、cr、mo等合金元素的共同作用，使cct曲线明显右移，大大推迟了贝氏体转变，甚至已经无法观察到铁素体-珠光体转变，由于曲线的右移，使淬火临界冷却速度大大降低，提高了钢的淬透性，并能够在空冷条件下得到以贝氏体为主的组织。这符合合金元素对c曲线的影响作用原理。3.结论（1）用formastor-f型全自动相变仪测定了低碳贝氏体钢的过冷奥氏体的连续冷却转变曲线。（2）该低碳贝氏体钢的ac3 和ac1 点分别是764和633，ms为324。（3）由于的mn、ni、cr、mo合金元素的共同作用，使得过冷奥氏体连续转变曲线明显右移，提高了钢的淬