文档介绍：奥氏体晶粒细化的研究
摘要:在Gleeble1500热模拟机上以SS400钢为研究对象,用冷加工+回火再结晶和冷加工+α→γ逆相变等工艺,研究了冷变形对马氏体(铁素体)再结晶行为的影响以及奥氏体晶粒细化的方法。结果表明:低温变形对板条马氏体的再结晶行为有一定影响,并且由于低温变形后快速升温的铁素体回复、再结晶与奥氏体(铁素体)相变等相继发生,从而得到比较细小的奥氏体晶粒。
关键词:奥氏体;逆相变;铁素体;晶粒细化;马氏体
1 引言
由于晶界的优先形核作用,如奥氏体晶粒细小,则晶界总面积提高,晶界形核贡献加大,因而导致铁素体晶粒细化。然而,当相变伴随形变时,由于形变导致位错缠结、变形带、孪晶等晶体缺陷密度提高,晶内形核贡献加大,原始奥氏体晶粒尺寸作用有所下降。多年来,学者们对高温下奥氏体形变再结晶及晶粒细化问题进行过深入的研究[1-6]。Grange等曾在1965年提出两种细化奥氏体晶粒的方法[1],一是在Ac3点附近施加大变形,得到完全再结晶组织后快冷的所谓“形变热处理工艺”;二是在室温与Ac3点之间的所谓“快速加热冷却循环工艺”。
作者以SS400钢为对象,采用冷加工+回火和冷加工+α→γ逆相变等工艺,研究了冷加工对马氏体(铁素体)再结晶行为的影响以及马氏体预变形对奥氏体形成的影响,旨在探讨细化奥氏体晶粒的方法。 2 试样制备与试验方法
试样制备
原材料为宝钢生产的热轧SS400钢,加工成<8mm×15mm的柱状试样,其化学成分(质量分数,%),,,,。
试验方法
将试样沿轴线切开,经金相制作和用过饱和苦味酸+十二烷基苯磺酸钠溶液热蚀显示奥氏体晶界;4%硝酸酒精腐蚀显示铁素体晶界,在光学显微镜下观察显微组织。
在Gleeble1500热模拟机上进行二个试验:(1)冷加工对马氏体(铁素体)再结晶行为的影响。先将试样以3℃/s的加热速度加热到1100℃,保温3min后快速水冷到室温,然后分别以0%、30%、60%的变形量进行冷变形。经冷变形后的试样再加热到650℃或700℃保温3min后淬火。(2)马氏体形变对奥氏体形成的影响。将(1)中0%、60%冷变形量的试样再加热到870℃,保温3min后淬火。
3 试验结果
形变马氏体的再结晶行为
由图1可见,未经形变马氏体在650℃回火3min后,板条依然保存,但板条粗化而且有碳化物产生。30%形变马氏体在650℃回火3min后,可以观察到一些可能是细小的铁素体再结晶晶粒。当回火温度为700℃时,马氏体已完全被铁素体晶粒和碳化物代替,铁素体已再结晶为细小的晶粒。同时,随变形量的增加,板条马氏体更容易发生动态再结晶。
预形变对奥氏体形成的影响
由图2可见,原始奥氏体平均粒径为100μm,保温15s后,细小的球状奥氏体在原始奥氏体边界优先形成,在原始奥氏体晶粒内部也可以看到有粒状奥氏体;保温时间延长到60s后,细小的奥氏体晶粒粗化;保温180s后,奥氏体化完成,平均奥氏体粒径为20μm。由图3可见,在保温10s后,板条状马氏体转变为铁素体和细小的碳化物,但在某些区域依然保持着板条的痕迹。在原始奥氏体晶界出现细小的奥氏体。保温16s后,细小的奥氏体颗粒粗