控制热锻Nb-V微合金钢显微组织来提高冲击韧性和延展性.pdf

控制热锻 Nb-V 微合金钢显微组织来提高冲击韧性和延展性 （） （） Ali Reza KHODABANDEH* ，Mohammad JAHAZI 1 ，Steve YUE 2 ，Philippe BOCHER(3) *材料工程系，Tarbiat Modarres大学，14155-143 德黑兰，伊朗 1) 加拿大国家研究委员会，航天制造技术中心, 5145 Decelles, H3T 2B2，加拿大魁北克省蒙特利尔市 2) McGill大学，金属和材料工程系,3610 University St.，H3A 2B2 ，加拿大魁北克省蒙特利尔市 3) 机械工程系，Superieure工学院，1100 Notre-Dame，H3C 1 K3 ，加拿大魁北克省蒙特利尔市 摘 要：对汽车领域锻件用Nb-V微合金钢，研究其热加工参数如加热温度、变形温度、变形 率、冷却速度对在获得高冲击韧性过程中的影响。采用20MN 的压力锻造15毫米厚和直径65 毫米的零件，从零件中心部分取出拉伸和夏比冲击试样。对每种试验情况下样品采用光学显 微镜观察显微组织。使用X射线衍射和定向图像显微技术来确定相及相分布。结果表明，将 加热温度提高到(Nb)(C,N)溶解温度以上可以提高冲击能值。当冷却速度从0.3℃/s提高到 3℃/s 时，拉伸强度和冲击韧性提高。在较高的加热温度或者更快的冷却速度下冷却试样具 有较高的延伸率。最终机械性能与针状铁素体、残余奥氏体、珠光体和铁素体等显微组织含 量和特性有关。 本文指出了热加工参数、显微组织和最终机械性能之间的相互关系，确定了优化的锻造 条件，从而获得了具有高冲击韧性(30 J)的微合金钢。 关键字：微合金钢，机械性能，针状铁素体，锻造 1. 引言 (1,2) 微合金锻造钢首次出现在70年代后期 。使用这些钢的为了获得在锻造情况下具有高 （， ） 的屈服强度和抗拉强度，从而降低成本、减少淬火和回火引起的污染环境 3 4 。然而与淬火 和回火态零件相比，微合金锻造钢制成的部件韧性总是较低。考虑安全因素，特别在需要高 （－ ） 的强度和韧性的场合，限制了它们的应用 2 6 。第一代微合金钢(C-Mn-V钢)具有铁素体-珠 （， － ） 光体的显微组织，由于珠光体固有的易裂性，钢具有较低的韧性 2 7 10 。因此当时研究集 （， ， ） 中在如何消除或减少锻造后冷却过程中珠光体的数量 2 7 11 。近年来的研究趋势是，通过 锻造过程中热加工参数的有效控制，改变铁素体-珠光体的微观组织，得到具有高韧性的微 观组织，例如针状铁素体。这些尝试的最终目的为了使产品具有高的韧性，以适用于汽车的 (7,12,13) 安全部件 。 针状铁素体形成温度低于先共析铁素体和珠光体形成的转变温度，高于马氏体开始形成 温度。因此它的形成温度范围与贝氏体类似。尽管有报道称贝氏体和针状铁素体的转变机制 （ ） 很相似，然而它们各自的形核位置不同 14-16 。在贝氏体中，铁素体在奥氏体晶界处形核， （ ） 17 形成具有相同晶体学取向的一束平行片状物 。相反，针状铁素体形核于大奥氏体晶内的 （ － ） 夹杂处，然后向不同的方向辐射生长 17