Mn、Mo对Ti微合金化钢形变诱导析出动力学的影响
本文在Gleeble1500D 实验机下采用热压缩应力松弛方法研究了三种不同Mn 含量 （0.5％Mn、1.0％Mn 和1.5％Mn）和一种含1.5％Mn-0.2％Mo 的Ti 微合金钢中的形变诱导析出动 力学。四种Ti 微合金钢基本化学成分为0.045％C-0.10％Ti。应力松弛实验采用单轴压缩方 法，变形量为20％，变形速率为0.1s-1，变形温度为875oC-975oC，松弛时间为30min。利 用透射电镜（TEM）碳复型法观察和表征不同松弛时间样品中的析出物的结构、成分、形貌、 尺寸及分布。松弛实验结果表明，在低于975oC 进行变形，四种实验钢松弛曲线（除875oC 下的0.5％Mn 和1.0％Mn 钢）在某一松弛阶段均出现应力“平台”，该现象表明形变诱导析出 现象的发生。定义松弛应力平台的开始与结束点为析出的开始与终了点，获得了析出-时间- 温度（PTT）曲线。四种钢的PTT 曲线均基本呈现“C”形，鼻子点温度均在900oC 左右，此 现象表明Mn 含量的增加与Mo 的添加对PTT 曲线的鼻子温度影响不大。然而，随着Mn 含量 的增加，析出开始时间，即析出孕育期被推迟，增加Mn 含量从0.5％Mn 到1.5％Mn，析出孕 育期被推迟约1/3 时间数量级。添加0.2％的Mo 使得析出孕育期进一步被推迟约1/3 时间数量级。透射电镜分析表明，仅含Mn 的Ti 微合金化钢中的形变诱导析出相类型为纯TiC，晶 体结构为面心立方食盐结构。析出初期，随着Mn 含量的增加，碳膜上的形变诱导析出相的 数量与尺寸均减少，此现象证实了Mn 对TiC 析出孕育期的推迟作用。在析出中间阶段，高 Mn 含量的Ti 微合金钢中的TiC 析出相仍较低Mn 含量钢的细小，表明Mn 对TiC 长大速度的 减缓作用。在析出后期，高Mn 含量钢中的TiC 析出相的尺寸逐渐赶上并超过低Mn 含量的钢， 此现象表明Mn 对TiC 析出相的粗化是起加速作用的，这与对TiC 的形核和长大的影响是相 反的。含Mo 的Ti 微合金钢中的形变诱导析出相为（TiMo）C 三元析出相，晶体结构仍为面 心立方食盐结构。相比于不含Mo 钢，含Mo 钢中的形变诱导析出相在析出阶段的数量更多且 更加细小。（TiMo）C 析出相中Ti/Mo 原子比例随着尺寸的不断增大而逐渐降低，在925oC 变形，保温60s 的析出相中的Ti/Mo 仅为4.4，而保温时间增加到3000s 时，该值增加到11.75。 Ti/Mo 随时间的变化趋势与平均粒子尺寸随时间的变化趋势保持一致。析出中、后期较大的（TiMo）C 粒子呈现出层状或环状结构，并且随着粒子的尺寸增大，层数或环数有增加的趋 势。此外，层状或环状粒子的选区电子衍射（SAD）斑点出现分裂现象。Mn 对TiC 析出动力 学的影响可以归为Mn 对C 和Ti 在奥氏体活度的影响。Mn 通过降低C 和Ti 在奥氏体中活度 使得TiC 的固溶度增加，从而降低了过饱和度，进而降低了TiC 析出驱动力，因此导致TiC 析出孕育期增长，长大速度减慢。然而，Mn 的增加使得固溶Ti 含量增加，从而加速了析出 后期TiC 的粒子的粗化速率。Mo 对TiC 析出影响较为复杂，一方面，Mo 通过降低C 在奥氏 体中的活度来影响析出动力学。另一方面，Mo 能够进入到TiC 晶格中，进而影响析出相与 基体的界面能和析出相长大与粗化动力学控制因素。Mo 对析出动力学的影响仍需进一步实 验与理论工作的证实。
形变诱导析出 动力学 Ti 微合金化钢
孙新军 王振强 雍岐龙 李昭东 杨志刚 翁宇庆
钢铁研究总院结构材料研究所，北京 100081 钢铁研究总院结构材料研究所，北京 100081 清华大学材料科学与工程系，北京 100084 清华大学材料科学与工程系，北京 100084 中国金属学会，北京 100711
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2012-05-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）