Ti脱氧钢含Ti复合夹杂物诱导晶内针状铁素体的原位观察_图文

1、 976 金 属 学 2 .4 报 复合夹 杂物 诱导生 成 IA F 的机 理 第 47 卷 5 e / !的降温速率冷却时, 其微观组织主要由I F 及 1A F P 组成, 组织细小致密, 无粗大的晶界铁素体板条 (图 6a一 c;冷却速率为 3 e / !时, 微观组织细小致密, 主要由 I F P 及 IA F 组成 , 同时铁 素体 板条 沿 奥 氏体 晶界 向晶 内生长 夹杂物 诱导 生成 IA F 的机 理 至今没 有统 一 的解 释 , 目前形 成机 理 主要 有低 界 面能 机理 ! 低错 配 度 机理 ! 热 膨胀 系 数差 异及 溶 质元 素 贫乏 区机理 等 4一 .

2、 sh m l I v i 等 对 钦氧 化物诱 导 IA F 生成 的机理 进行 了研 究, 认 s l 为 T ZO 3 夹杂 物粒子 只有 在含 M n 钢 中才能 作为 晶 内针 i 形成 F S P , 但 IA F 的体积分数较冷却速率为 5 e / ! 时有 所减少 (图 6d 一f . 冷却速率为 0 . e / !时, 试样的显微 5 组织 由少量的 IA F 及大块 的 G B F 组成 (图 69一 1 . 图 7 为不 同冷 却速率 对 生成 IA F 体积分 数 的影 响. 由图可 知, 试样 中 IA F 体 积分数 随冷 却速率 的增 加而增 加, 当冷 状铁素体

3、的有效核心, 因为在含 M n 钢 中 (T , M n ZO 3 i 夹 杂物 颗 粒 吸收 其 周 围基 体 中 的 M n 原 子形 成贫 M n 区, 为晶内针状铁素体的形成创造了条件. 但是对 (T i M n一 + A 一 一 n一 + M n o ( l S M o i S 复合夹杂物粒子诱导生 复合夹杂物粒 成 IA F 的机 理至今 没有 报道 . 却速率为 5 e / ! 时, IA F 的体积分数高达 9 % . 0 图 8 为试 样 中 IA F 核 心夹 杂物 粒 子 的 SE M 像 和 成分 的 E D S 面 扫描 结果 . 可 见, 细 小 的铁 素体 板条

4、以 非金属 夹杂 物 为核 心, 夹杂 物粒 子 呈球形 , 尺 寸 为 1一 (T 一 n一 + A 一 一 n 一 + M n i M o ( l S M i o S i T 脱 氧 的进 行, 当钢 中的 A l 子 的生成 及其 诱导 IA F 的过 程 可描 述如 下 : 首先 , 随着 含量 极低 时, 钢 中溶 解 M n 2 拜 ; 由 E D S 分析结果可知, 该含 T 复合夹杂物为 (T m i i M n一 + A 一 一 n一 + M n 复合夹杂物, 其中夹杂物 o ( l S M i o S 中心部位 为 T O 二 M n O 复合 相, 边 部包 裹一 层 A

5、 2O 3I 一 1 M n O 一 0 2, 表 层有少 量 M n S 的析 出. 1 5 T h e sa m P l s u n de r h o l i g tim e o e d n t 14 00 /C f r 30 0 s o 与生成的 T IO 二夹杂物粒子发生反应, 如式 (l 一 (3 所 示, 在表 面有 富锰 的 M n O 一 O 二复合 夹杂 物生成 . 随着 I T 反应 时 间的延长 , 钢液 中 富集的 A l, S 和 O 将与 生成 的 i M n O 一 O 二进行 反应 , 在 M n O 一 O 二夹杂物 的外层 生 I T I T 成 A 一 一

6、 n一 复合 夹杂物 . 另外 , 温度继 续 降低, 凝 固 l S M i O 界 90 李 1 乞 卜 J l 碧 ! 三 E 坦 U O 0 习 口 J 5 6 7 80 过程中 M nS 在 (T 一 n一 + (A 一 一 n一 复合夹杂 i M O l S M i O / / 2 3 4 5 物上析出, 最后生成 (T 一 n 一 + (A 一 M n一 + M n S i M O l 51一 O 复合夹杂, 如反应式 (4 所示. M n S 的析 出导致夹杂物与 钢基体界面微小区域 M n 的减少, 形成贫 M n 区 (M D z , 由于 M n 为奥 氏体 稳定元 素,

7、 M D Z 的形 成诱导 IA F 大 量生成 . C OO ng r t . e 抬 i l ae I nl + (T IO 二 一 (M n O 一T IO ! M I nl + 1 1 一 (M n O M 0 an d t ! . z q d 今 1 71 !. s e 图 7 F ig .7 IA F 体积分数与冷却速率的关系 b et w ee n o v lu m e f a e t io n r o f IA F R e la tio n s h iP e o o lin g ra te (M n O + (T IO 二 一 (M n O 一T IO 二 1 拜 m 图 8

8、IA F 形核位置周 围 S E M 像及元素分布 E D S 面扫描结果 F 19 .8 SE M i a ge (a and E D S sea n ning m aps of T i (b , M n (e, A I (d , 5 1 (ean d s ( n ea r the n uel m f eati si on te o f IA F 第8 期 胡志勇等 :T 脱氧钢含 T 复合夹杂物诱导 晶内针状铁素体的原位观察 i i 977 a I b A + 51+ (M nO # IO 二 一 (A I " 1" nO (二 , + I il T 5 M 十 T (

9、4 图 9 示 出 了复合 夹杂 物 中 M n 的 E P M A 线 扫描 结果 . 由图可 见, 在复 合 夹杂 物周 围存 在一 个 约 150一 0 2 0 nm 动力 . (3 当奥氏体 晶粒尺寸范围为 132一 255 拜 , 对应的 m IA F 开始 生成温 度范 围为 600一 650 e . 当奥氏体 晶粒 尺 寸为 17 拜 及冷却速率为 5 e / !时, IA F 开始生成温 6 m 度与 晶界 板条 开始生成 温度几 乎一 致, IA F 生成温度 区域 扩大 , 室 温组织 中 IA F 体 积分数 为 9 % . 0 的 M D Z . 因此, 可 认 为 M

10、 D Z 是 生成 含 T i 复合夹杂物 (T 一 n 一 + (A 一 一 n 一 + M nS 主要驱 i M O l S M i O 综上所 述 , 在本 实验条 件下 , 平均 奥 氏体 晶粒 尺寸 为 (4 含 T i 复合夹杂物 (T 一 n 一 + (A 一 一 ni M O l S M i o + M n S 与钢基体界面形成宽度约为 150一20 nm 的 0 M n 元 素贫乏 区. 此贫 M n 区 的形 成可认 为是复合 夹杂 物 176 拜 , 冷却速率为 5 e / !, 试样 IA F 体积分数高达 m 90% . 但对 于夹杂 物诱 导形核 生成 高体积 分数

11、 的 IA F , 除 了要 求有合 适 的奥 氏体 晶粒尺 寸和 冷却 速率 外, 还 要求 夹 杂物 有合适 的类 型 !数量及 尺寸 8一 . l 5 1 (T 一 n一 + (A 一 一 n一 + M n 诱导生成 IA F 的主 i M o l S M o i S 要驱 动力 . 参考文献 = M a b ueh iH , U em oriR 声气 o k M . 2 J 瓦艺1996 :3 6: 1406 1 哟i a 6呈 , = K oseki T , T hew li G . M a 艺 吕 i 及 " 01 200 5: 21: 867 2 s " &q

12、uot; : h二 , = Z h ang D , T rasak i H , K o m i Y . A " a M a艺:, 2010 : 58 : 3 e zo 艺 " 1369 = S m i Y E , C ol ren A P , C ry derm an R L . T 二 4 th d O a记 鲡 夕翔 勺 d D 锐c 艺 夕 a 几d 已 111艺 d en u m O T 锐 h 几已 5. 压 k y g 5 b o : C lim a x M o ly b C o m P a n y L t d ., 1 9 7 2 : 1 1 9 = T k

13、m u ra J C , M i ueh i S . P 二 " -艺 瓦艺八 二 a二 吕 " l 5 a a zog h 目 d 艺" C o 几代55, J anp a n , 1990 (C D 一 om 夕 R = Y m ada W , M a sum i T . P 二" -艺 瓦艺八 二 a二 吕 " l 6 a t 脚 h 目 d 艺" 2 拜 m C o 几代55, J anp a n , 1990 (C D 一 om 夕 R = K iku eh i N , N ab esh i a S, K i i oto Y

14、 , Ish i uro Y , Sri 7 m sh m g d h a r 5 . 26 叹J 瓦 艺 2 0 0 9 ; 4 9 : 1 0 3 6 , , , . 越 = B y u n J S , S him J H , C h o Y W , L ee D N . A " a M a艺:, 8 艺 " 2003 ; 5 1: 1593 = Y ng C W , J an g M , H u Z Y , L u N B , !Van g X H .A 沼 及 " 9 a i h -队 翩 l, 男 乡 一 u s n . 洲湘 岩 a 诀 h 栩 浦 2

15、 0 l l P 翔 c已 d i几9 5, U S A : T h e A s so e ia io n f r Iro n & 已 t o 压b eh n o lo g y , 2 0 1 1 : 6 6 1 S t ee l = Y in H B , S h i ata H , E m i T , S u zuk i M . 26呈 瓦艺 199 7: 37 : 10 b J , 936 = 1 Sarm a D S , K arasev A V , Jo nsson P G . 2 J 瓦 艺 20 09 : 1 6呈 , 4 9 : 10 6 3 = S hu W , !Va

16、n g X M , L iS R , H e X L . A " a M "all 吕 , 20 10 : 12 艺 艺 i二 4 6: 99 7 (舒 玮, 王学敏, 李书瑞, 贺信莱. 金属学报, 20 1 ; 4 : 9 97 0 6 0. 拜 5 m = Y ng Z , !Van g F , !Van g S , S ong B .吕 " IR " 瓦 艺200 8: 79 : 13 a 艺" ! , 390 图9 F ig .9 试 样 复 合 夹杂 物 E P M A 下 M n 元 素 线 扫描 图 = O h k i S ,

17、H o rii Y . 26叹 瓦艺 1995 : 35: 1170 14 ta J , = Ri 15 eks R A , H 二 el P R , B arri G 5 . J M a艺: 吕 i 1982 : l tte " ", 17: 7 32 L in e a n a ly s is o f M n in t h e n u e le a io n site e x a m in e d t b y F E 一S E M an d E D S = Ji H H , S him J H , C h o Y W , L ee H C . 26呈 瓦艺 20 03 :

18、 16 n J , 3 结论 (l 随在奥氏体化温度保温时间的延长, 奥氏体 晶粒 4 3: 111 1 = B roo ksb a nk D , A nd rew s K J . 八 二 吕 " l 瓦s艺 1972 : 210 : 17 目 艺" , 246 尺寸 增大 . IA F 开始 生成 温度 随奥 氏体 晶粒 尺寸 的增 加 先增 大后 减小 . 因此 , 将奥 氏体 晶粒尺寸 控 制在 一个合 适 的值 可使 IA F 开始 生成 时机提 前, 从 而利 于获 得高 体积 分数 的 IA F 室 温组织 , 提 高钢 的韧性 与强 度. = S him J H , O h Y J, Su h J Y , C h o Y W , Sh i J D , B yu n 18 m J S , L ee D N . A c 艺 M a 艺 犷 2 0 0 1; 4 9 : 2 1 1 5 a 已, = S him J H , C ho Y W , C h un g S H , S him J D , L ee D N . A " a 19 艺 M a艺犷 1999 : 47: 2 751 已 , (2 冷却速率增加, 过冷度增大, IA F 开始生成温度 相应 有所提