Ti脫氧鋼含Ti復(fù)合夾雜物誘導(dǎo)晶內(nèi)針狀鐵素體的原位觀察_圖文

1、 976 金 屬 學(xué) 2 .4 報 復(fù)合夾 雜物 誘導(dǎo)生 成 IA F 的機(jī) 理 第 47 卷 5 e / !的降溫速率冷卻時, 其微觀組織主要由I F 及 1A F P 組成, 組織細(xì)小致密, 無粗大的晶界鐵素體板條 (圖 6a一 c;冷卻速率為 3 e / !時, 微觀組織細(xì)小致密, 主要由 I F P 及 IA F 組成 , 同時鐵 素體 板條 沿 奧 氏體 晶界 向晶 內(nèi)生長 夾雜物 誘導(dǎo) 生成 IA F 的機(jī) 理 至今沒 有統(tǒng) 一 的解 釋 , 目前形 成機(jī) 理 主要 有低 界 面能 機(jī)理 ! 低錯 配 度 機(jī)理 ! 熱 膨脹 系 數(shù)差 異及 溶 質(zhì)元 素 貧乏 區(qū)機(jī)理 等 4一 .

2、 sh m l I v i 等 對 欽氧 化物誘 導(dǎo) IA F 生成 的機(jī)理 進(jìn)行 了研 究, 認(rèn) s l 為 T ZO 3 夾雜 物粒子 只有 在含 M n 鋼 中才能 作為 晶 內(nèi)針 i 形成 F S P , 但 IA F 的體積分?jǐn)?shù)較冷卻速率為 5 e / ! 時有 所減少 (圖 6d 一f . 冷卻速率為 0 . e / !時, 試樣的顯微 5 組織 由少量的 IA F 及大塊 的 G B F 組成 (圖 69一 1 . 圖 7 為不 同冷 卻速率 對 生成 IA F 體積分 數(shù) 的影 響. 由圖可 知, 試樣 中 IA F 體 積分?jǐn)?shù) 隨冷 卻速率 的增 加而增 加, 當(dāng)冷 狀鐵素體

3、的有效核心, 因?yàn)樵诤?M n 鋼 中 (T , M n ZO 3 i 夾 雜物 顆 粒 吸收 其 周 圍基 體 中 的 M n 原 子形 成貧 M n 區(qū), 為晶內(nèi)針狀鐵素體的形成創(chuàng)造了條件. 但是對 (T i M n一 + A 一 一 n一 + M n o ( l S M o i S 復(fù)合夾雜物粒子誘導(dǎo)生 復(fù)合夾雜物粒 成 IA F 的機(jī) 理至今 沒有 報道 . 卻速率為 5 e / ! 時, IA F 的體積分?jǐn)?shù)高達(dá) 9 % . 0 圖 8 為試 樣 中 IA F 核 心夾 雜物 粒 子 的 SE M 像 和 成分 的 E D S 面 掃描 結(jié)果 . 可 見, 細(xì) 小 的鐵 素體 板條

4、以 非金屬 夾雜 物 為核 心, 夾雜 物粒 子 呈球形 , 尺 寸 為 1一 (T 一 n一 + A 一 一 n 一 + M n i M o ( l S M i o S i T 脫 氧 的進(jìn) 行, 當(dāng)鋼 中的 A l 子 的生成 及其 誘導(dǎo) IA F 的過 程 可描 述如 下 : 首先 , 隨著 含量 極低 時, 鋼 中溶 解 M n 2 拜 ; 由 E D S 分析結(jié)果可知, 該含 T 復(fù)合夾雜物為 (T m i i M n一 + A 一 一 n一 + M n 復(fù)合夾雜物, 其中夾雜物 o ( l S M i o S 中心部位 為 T O 二 M n O 復(fù)合 相, 邊 部包 裹一 層 A

5、 2O 3I 一 1 M n O 一 0 2, 表 層有少 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 與生成的 T IO 二夾雜物粒子發(fā)生反應(yīng), 如式 (l 一 (3 所 示, 在表 面有 富錳 的 M n O 一 O 二復(fù)合 夾雜 物生成 . 隨著 I T 反應(yīng) 時 間的延長 , 鋼液 中 富集的 A l, S 和 O 將與 生成 的 i M n O 一 O 二進(jìn)行 反應(yīng) , 在 M n O 一 O 二夾雜物 的外層 生 I T I T 成 A 一 一

6、 n一 復(fù)合 夾雜物 . 另外 , 溫度繼 續(xù) 降低, 凝 固 l S M i O 界 90 李 1 乞 卜 J l 碧 ! 三 E 坦 U O 0 習(xí) 口 J 5 6 7 80 過程中 M nS 在 (T 一 n一 + (A 一 一 n一 復(fù)合夾雜 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 復(fù)合夾雜, 如反應(yīng)式 (4 所示. M n S 的析 出導(dǎo)致夾雜物與 鋼基體界面微小區(qū)域 M n 的減少, 形成貧 M n 區(qū) (M D z , 由于 M n 為奧 氏體 穩(wěn)定元 素,

7、 M D Z 的形 成誘導(dǎo) 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 圖 7 F ig .7 IA F 體積分?jǐn)?shù)與冷卻速率的關(guān)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 圖 8

8、IA F 形核位置周 圍 S E M 像及元素分布 E D S 面掃描結(jié)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 脫氧鋼含 T 復(fù)合夾雜物誘導(dǎo) 晶內(nèi)針狀鐵素體的原位觀察 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 圖 9 示 出 了復(fù)合 夾雜 物 中 M n 的 E P M A 線 掃描 結(jié)果 . 由圖可 見, 在復(fù) 合 夾雜 物周 圍存 在一 個 約 150一 0 2 0 nm 動力 . (3 當(dāng)奧氏體 晶粒尺寸范圍為 132一 255 拜 , 對應(yīng)的 m IA F 開始 生成溫 度范 圍為 600一 650 e . 當(dāng)奧氏體 晶粒 尺 寸為 17 拜 及冷卻速率為 5 e / !時, IA F 開始生成溫 6 m 度與 晶界 板條 開始生成 溫度幾 乎一 致, IA F 生成溫度 區(qū)域 擴(kuò)大 , 室 溫組織 中 IA F 體 積分?jǐn)?shù) 為 9 % . 0 的 M D Z . 因此, 可 認(rèn) 為 M

10、 D Z 是 生成 含 T i 復(fù)合夾雜物 (T 一 n 一 + (A 一 一 n 一 + M nS 主要驅(qū) i M O l S M i O 綜上所 述 , 在本 實(shí)驗(yàn)條 件下 , 平均 奧 氏體 晶粒 尺寸 為 (4 含 T i 復(fù)合夾雜物 (T 一 n 一 + (A 一 一 ni M O l S M i o + M n S 與鋼基體界面形成寬度約為 150一20 nm 的 0 M n 元 素貧乏 區(qū). 此貧 M n 區(qū) 的形 成可認(rèn) 為是復(fù)合 夾雜 物 176 拜 , 冷卻速率為 5 e / !, 試樣 IA F 體積分?jǐn)?shù)高達(dá) m 90% . 但對 于夾雜 物誘 導(dǎo)形核 生成 高體積 分?jǐn)?shù)

11、 的 IA F , 除 了要 求有合 適 的奧 氏體 晶粒尺 寸和 冷卻 速率 外, 還 要求 夾 雜物 有合適 的類 型 !數(shù)量及 尺寸 8一 . l 5 1 (T 一 n一 + (A 一 一 n一 + M n 誘導(dǎo)生成 IA F 的主 i M o l S M o i S 要驅(qū) 動力 . 參考文獻(xiàn) = M a b ueh iH , U em oriR 聲氣 o k M . 2 J 瓦藝1996 :3 6: 1406 1 喲i a 6呈 , = K oseki T , T hew li G . M a 藝 呂 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藝:, 2010 : 58 : 3 e zo 藝 " 1369 = S m i Y E , C ol ren A P , C ry derm an R L . T 二 4 th d O a記 鱺 夕翔 勺 d D 銳c 藝 夕 a 幾d 已 111藝 d en u m O T 銳 h 幾已 5. 壓 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 " -藝 瓦藝八 二 a二 呂 " l 5 a a zog h 目 d 藝" C o 幾代55, J anp a n , 1990 (C D 一 om 夕 R = Y m ada W , M a sum i T . P 二" -藝 瓦藝八 二 a二 呂 " l 6 a t 腳 h 目 d 藝" 2 拜 m C o 幾代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 嘆J 瓦 藝 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藝:, 8 藝 " 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 -隊(duì) 翩 l, 男 鄉(xiāng) 一 u s n . 洲湘 巖 a 訣 h 栩 浦 2

15、 0 l l P 翔 c已 d i幾9 5, U S A : T h e A s so e ia io n f r Iro n & 已 t o 壓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 瓦藝 199 7: 37 : 10 b J , 936 = 1 Sarm a D S , K arasev A V , Jo nsson P G . 2 J 瓦 藝 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 呂 , 20 10 : 12 藝 藝 i二 4 6: 99 7 (舒 瑋, 王學(xué)敏, 李書瑞, 賀信萊. 金屬學(xué)報, 20 1 ; 4 : 9 97 0 6 0. 拜 5 m = Y ng Z , !Van g F , !Van g S , S ong B .呂 " IR " 瓦 藝200 8: 79 : 13 a 藝" ! , 390 圖9 F ig .9 試 樣 復(fù) 合 夾雜 物 E P M A 下 M n 元 素 線 掃描 圖 = O h k i S ,

17、H o rii Y . 26嘆 瓦藝 1995 : 35: 1170 14 ta J , = Ri 15 eks R A , H 二 el P R , B arri G 5 . J M a藝: 呂 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 瓦藝 20 03 :

18、 16 n J , 3 結(jié)論 (l 隨在奧氏體化溫度保溫時間的延長, 奧氏體 晶粒 4 3: 111 1 = B roo ksb a nk D , A nd rew s K J . 八 二 呂 " l 瓦s藝 1972 : 210 : 17 目 藝" , 246 尺寸 增大 . IA F 開始 生成 溫度 隨奧 氏體 晶粒 尺寸 的增 加 先增 大后 減小 . 因此 , 將奧 氏體 晶粒尺寸 控 制在 一個合 適 的值 可使 IA F 開始 生成 時機(jī)提 前, 從 而利 于獲 得高 體積 分?jǐn)?shù) 的 IA F 室 溫組織 , 提 高鋼 的韌性 與強(qiáng) 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 藝 M a 藝 獷 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 藝 M a藝獷 1999 : 47: 2 751 已 , (2 冷卻速率增加, 過冷度增大, IA F 開始生成溫度 相應(yīng) 有所提