超细晶钢理论及技术进展
超细晶化理论及技术与炉外精炼技术
超细晶化理论及技术是21世纪新一代钢铁材料的重要发展方向。
目前，工业生产和广泛应用的低合金钢的屈服强度约为400MPa，抗拉强度约为500MPa，晶粒尺寸约为lOpm。
长期研究和生产实践表明，具有高强度且有高韧度的钢铁材料是最理想的材料，晶粒细化处理是同时提高材料强度和韧度的最有效途径，因此世界各国研究者力争通过对低合金钢进行细晶化的研究，将低合金钢的屈服强度由目前的400MPa级提高到800MPa级，其核心理论和技术是实现钢材的超细晶（或超细组织）。
1997年4月，日本开始了“新世纪结构材料（或超级钢材料）”为期10年的研究计划，提出生产将现有钢材强度翻番和使用寿命翻番为目标的新一代钢材。
之后韩国在1998年启动了“21世纪高性能结构钢”，我国予1998年末确立启动了“新一代钢铁材料重大基础研究”项目（国家973项目），其目标是将现有的普碳钢和低合金钢的强度和寿命提高1倍，同时不降低钢的综合性能。
东亚相差不到1年，设立相同目标的研究项目带动了欧美各国钢铁界竞相参与和重视。
控制超细晶粒钢的组织而使钢强韧化的观点出发，对现有高强度低合金(HSLA)钢晶粒细化的理论和技术进行了探讨。
探讨高强度低合金钢的晶粒细化理论。
1.高强度低合金钢的晶粒细化理论：2.低合金高强钢最重要的力学性能指标是屈服强度GB和韧脆转变温度T。
对于新一代钢铁材料来说，提高其屈服强度民，降低其韧性转变温度T是研究和开发的重点。
提高钢铁材料强度的方法有：固溶强化、析出相强化、弥散强化、形变强化，细晶强化等。
钢铁材料提高强度的途径主要有4条Ⅲ：通过合金元素和间隙元素原子溶解于基体组织产生周溶强化通过加工变形增加位错密度造成钢材承载时位错运动困难（位错强化）通过晶粒细化使位错穿过晶界受阻产生细晶强化通过第二相(一般为M(C，N),析出相或弥散相）使位错发生弓弯和受阻产生析出强化。
各种强化机制的效果。
其中，细晶强化是唯一能同时提高强度和韧性的方法，其它强化方法得到的显微组织都存在强度提高而韧性下降的缺点。
超细晶粒钢的制备原理及技术
第20卷第4期2008年4月 钢铁研究学报 Journal of Iron and Steel ResearchVol.20,No.4 April 2008作者简介:张西锋(19812),男,硕士生; E 2m ail :xifeng08@ ; 修订日期:2007209219超细晶粒钢的制备原理及技术张西锋, 袁守谦, 魏颖娟(西安建筑科技大学冶金工程学院,陕西西安710055)摘 要:介绍了国内外超细晶粒钢的发展情况;阐述了晶粒细化对钢铁材料综合性能的影响,从微合金化、形变诱导相变、热处理和新型机械控制轧制技术及磁场或电场处理等方面介绍了获得细化晶粒钢的关键技术,最后从实际应用角度出发,提出了超细晶粒钢生产及应用中存在的问题。
关键词:超细晶粒钢;铁素体;奥氏体;形变诱导相变中图分类号:T G 114211 文献标识码:A 文章编号:100120963(2008)0420001207Principle and T echnology of Manufacturing U ltraf ine G rain SteelZHAN G Xi 2feng , YUAN Shou 2qian , WEI Y ing 2juan(School of Metallurgical Engineering ,Xi ′an University of Architecture and Technology ,Xi ′an 710055,Shanxi ,China )Abstract :Firstly the development of ultrafine grain steel is described ,secondly the influence of grainrefining on comprehensive performance of steel material is expatiated ,and the key technique of manufacturing ultrafine grain steel is introduced.It includes microalloying ,deformation 2induced ferrite transformation ,severe plastic deforma 2tion ,TMCP technique ,magnetic or electric field treatment and so on ,at last ,the problem in the production and application of ultrafine grain steel is introduced.K ey w ords :ultrafine grain steel ;ferrite ;austenite ;deformation 2induced ferrite transformation 提高钢的强度、韧性、延展性、加工性能以及使用寿命是21世纪钢铁工业的主要奋斗目标之一。
细晶和超细晶钢的研究开发及应用
近年来，通过加强对碳锰钢、微合金钢及合金钢在轧制与冷却过程中的晶粒细化、析出与相变等的组织性能控制的基础与应用研究，在细晶高强钢、高级管线钢、高性能中厚板及特厚板、取向硅钢及先进汽车板等高性能冷轧带钢、新型铁素体不锈钢及双相不锈钢、高性能长材及管材等的工艺控制技术与产品开发方面取得了一大批重要成果，为轧制钢材的品质提升和国家经济建设作出了重大贡献。
细晶和超细晶钢的研究开发及应用
近年的“新一代钢铁材料重大基础研究”项目以细晶和超细晶钢的研究开发为目标，该项目通过结合轧制生产线装备和工艺实际，开展了大量的理论和试验研究与探索，其中包括：①铁素体+珠光体（F+P）碳素钢或低合金钢采用强力轧制、形变诱导铁素体相变（DIFT）以及形变和相变耦合的组织超细化理论和技术；②结合奥氏体再结晶和未再结晶控制轧制和加速冷却（RCR+ACC）控制的晶粒适度细化理论和技术；③基于过冷奥氏体热变形的低碳钢组织细化一形变强化相变（DEFT）理论和技术；④基于薄板坯连铸连轧流程（TSCR）的奥氏体再结晶细化+冷却路径控制的低碳钢组织细化与强化理论与技术；⑤针对低（超低）碳微合金贝氏体钢的中温转变组织细化的TMCP+RPC理论与技术等。
这些理论与技术研究在长材、板带材和中厚板的强度翻番或升级，以及新产品开发中发挥重大的作用和显著的效果，近年已大批量地生产出细晶和超细晶钢。
超细晶粒钢的生产工艺及发展概况
ｃ ｎ ｒ ｌ ｎ ｅ ｐ ａ ｅ ｔ ｎ ｆ ｒ ｔ ｎ ａ ｔｒ ｓ ｇ ． ｏ ｔｏｌ ｇ ｔ ｈ ｓ ｒ ｓｏ ｍａｉ ｔ ａ ｅ ｔ ｅ ｉ ｈ ａ ｏ ｌ ａ Ｋｅ ｒ ｓ ｈ ａ ｆ ｅ ｇ ａｎ ｄ ｓｅ ｌ ｈ ｒ ｌ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｏ ｔ ｌ ｄ ｐ ｏ ｅ ｓ ｅ ｅ ｅ ｐ ａ ｔ ｙ ｗｏ ｄ ：ｕ ｒ — ｎ ｒ ｉ ｅ ｔ ｅ ；ｔ ｅ ｍａ ｃ ａ ｉ ａ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ｃ ｓ ；ｓ ｖ ｒ ｌｓｉ ｉ ｌ ｏ ｅ ｃ ｄ ｆｒ ｔ ｎ ｅ ｍａ ｉ ｏ ｏ
Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ｆ ｒＭ ａ ｕ ａ ｔ ｒｎ ｔ ａ ｆ ｅ Ｇｒ ｉ ｅ ｔｅ ｎ ｔ ｖ ｌｐ ｅ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｎ ｆ ｃｕ ｉ ｇ Ｕｌｒ － ｎ ａ ｎ ｄ Ｓ ｅ ｌ ｄ ＩｓＤｅ ｅｏ ｍ ｎ ｓ ｉ ａ
Ｌ ｕ ｎｌｎ Ｙ ｏＳ ｅ ￣ ｅ， ｉ ｎ ｉ Ｇ ｏＸ ａｂ ｉ ａ ｇ ｇ， ａ ｈｎ ｉ Ｌ ｂｎ， ｕ ｉ ｏ Ｇ ｏ Ｗｅ ｏ
（． ｅｈ ｏ ｇ ｅ ｔ ｆ ｎ ａ ｇＳｅｌ ｏ Ｌｄ， ｎｈ ｎ１４ ０ ， ｉｏ ｉｇ Ｃ ｉａ １ Ｔ ｃ ｎｌ ｙＣ ｎｅ ｏ ｇｎ ｔｅ Ｃ ． ｔ．Ａ ｓａ １ ０ ９ Ｌａ ｎｎ ， ｈｎ ； ｏ ｒ Ａ
２ Ｈ ｅｂｎＩｓｔｔ ｏ ｅ ｈ ｏｏ ｔ ｉａ， ｉａ ２ ４ ０ ， ｈ ｎ ｏ ｇ Ｃ ｉａ ． ａ ｒｉ ｎｔｕｅ ｆ ｃ ｎ ｌ ａ Ｗｅ ｉＷｅ ｉ ６ ２ ９ Ｓ ａｄ ｎ ， ｈｎ ） ｉ Ｔ ｙ ｇ ｈ ｈ
ｂ ｅ ｙ ｄｓｕ ｓｄ ｉｌ ｒ ｆ ｉｃ ｓｅ ．Ｄｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｏ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓｆｒｍａ ｕａ ｔｒ ｇ ｔ ｅ ｕ ｒ － ｎ ｒ ｉｅ ｔｅ ｔ ｖ ｌｐ ｎ ｓ ｎ ｔｃ ｎ ｌｇｅ ｎ ｆｃｕ ｎ ｈ ｈ ａ ｆ ｅ ｇａｎ ｄ ｓｅ ｌａ ｏ ｉ ｉ
超细晶钢
点缺陷(空位)固溶强化 线缺陷(位错)位错强化
超细晶钢 细晶钢
如何形成超细晶的理论和技术？
高洁净度 夹杂物对钢材疲劳强度的影响
在疲劳极限时的强度 (108 周),σw/MPa
1200 1000
S35C,45C,55C,SMn438,443,SCM43 5,440,SCr440,SNC631
C
Si
S
a. 柱状晶发达
81.29
42.51
22.91
b. 等轴晶发达
90.21
71.34
55.98
国际共同开展新一代钢铁材料的研发
1997年日本提出超级钢概念（强度翻番、寿命翻番），随 后各国相继安排了类似目标的科研开发项目。
年份
国别
项目
备注
1997年
日本
“超级钢”基础研究
科技厅，十年项目
1997年
第三阶段：n明显降低，剩余少量形核位置时的转变变缓过程
❖ 临界核心尺寸小
△GD= 50 J/mol
r*= 0.064 µm
DIFT 是一个形核为主的过程
频数 晶粒尺寸( m)
Q235；加热到 900℃；770 ℃
0.3
应变= 0.7；不同时间驰豫；
0.2
0s 晶粒数559
3s 晶粒数679
5s 晶粒数600
→ 相变的自 由能变化
Temperature, C
1100
1050
C-1.50%Mn-0.46%Si steel
1000
950
AD3
900
850
800 750
Ae3
+
700
Ae3 10J/m ol 40J/m ol 70J/m ol 100J/m ol
细晶钢技术
第四章细晶钢及超细晶钢及其生产技术钢铁材料作为人类使用的最传统和最主要的结构材料，其经济性和性能多样性的结合是目前任何一类工程材料难以媲美的，并在今后相当长的时间内仍将发挥主导作用。
但也应该看到，钢铁材料的生产正面临着能源、资源和环境问题的巨大压力，同时也面临着其它材料的激烈竞争。
因此，从上世纪末开始，世界上许多国家（如日本、韩国、中国、欧盟等）陆续启动了旨在大幅度提高钢材的强韧性和使用寿命的大型科研项目，掀起了新一轮钢铁材料研究的热潮[1-3]。
我国于1999年正式启动了“新一代钢铁材料的重大基础研究”项目，其主要目标是保证生产经济性的前提下，使钢材的强度和韧性提高一倍，或强度、韧性没有明显增加，但其使用寿命提高一倍[1]。
提高材料强度的方法有多种，但晶粒细化是唯一既能提高强度又能改善韧性的方法，其它方法均会损害韧性。
因此，超细晶组织应是新一代钢最主要的特征。
根据Hall-Petch关系，低碳碳素钢的屈服强度从目前的200MPa级提高到400MPa级，其铁素体晶粒尺寸应细化至3-5μm；而对于低合金钢和微合金钢，其屈服强度从目前的400MPa级提高到800MPa级，铁素体晶粒应细化至1μm或更小。
这是新一代钢所追求的目标[1]。
自上世纪六十年代以来，人们一直致力于钢材晶粒细化的研究和开发工作，先后开发出未再结晶控轧（传统控轧）、再结晶控轧以及控制冷却等晶粒细化工艺，并在实际中得以广泛应用[4]。
但是，运用上述工艺获得的铁素体最小晶粒尺寸，对于碳素钢为10μm，而对于微合金钢为4~5μm，其屈服强度分别在200~300MPa级和400~500MPa级[4]。
自上世纪九十年代开始，一些新的晶粒细化方法又相继问世，如超大塑性变形、极限热机械加工等[34, 39-48]，铁素体晶粒可细化至亚微米甚至纳米级，材料的强度大幅度提高。
但是，这些方法目前仅能在实验室中实现，而且制备出的材料尺寸小，成本高，不符合我国新一代钢低成本、大规模生产的要求。
超细晶超高碳钢研究现状及展望
收稿日期:2004204202; 修订日期:2004206211基金项目:江苏省高校自然科学研究计划(03K JB430045)作者简介:张振忠(19642 ),陕西汉中人,博士后,副教授.研究方向:金属纳米与非晶材料.Em ail :njutzhangzz @・今日铸造 Today ’s Foundry ・超细晶超高碳钢研究现状及展望张振忠,赵芳霞(南京工业大学材料科学与工程学院,江苏,南京210009)摘要:超细晶超高碳钢是国外近年来发展起来的一类新型的、并具有重要发展前景的高性能钢铁材料。
在系统总结大量文献资料的基础上,综述国内外近年来超细晶超高碳钢的研究进展,包括制备工艺,微观组织及其影响因素,室温力学性能,超塑性,层状超高碳钢复合材料等,指出今后超细晶超高碳钢研究的发展方向。
关键词:超高碳钢;制备;力学性能;超塑性中图分类号:TG 269 文献标识码:A 文章编号:100028365(2004)1020799204Study Status and Prospect of U ltra 2f ine G rained U ltrahigh 2C arbon SteelsZHAN G Zhen 2zhong ,ZHAO Fang 2xia(College of Material Science &Engineering ,Nanjing University of Technology ,Nanjing 210009,China )Abstract :Ultrahigh 2carbon steels (U HCSs )with the microstructure of ultra 2fine spheroidized carbides distributed in the ultrafine ferrite grains was a new kind of material which was developed in recent years at abroad.These steels posess unique properties that are unavailable in other materials ,which makes them have important potential structural applications in the later.Recent development of the U HCSs ,which include the fabrication techniques ,the influence factors and characteristics of the microstructure ,the ambient mechanical properties ,the superplasticity and the laminated composite of this new material were systematically summarized.In the end ,the future research directions on U HCSs had also been pointed out.K ey w ords :Ultrahighcarbon steels ;Fabrication ;Mechanical properties ;Superplasticity 超高碳钢(U HCS )是指含C 为1.0%～2.1%的过共析钢[1],由于传统方法制备的U HCS 具有极高的脆性[2],该材料的工业化应用在过去一直被人们所忽视。
超细晶对制备方法的总结、及一些制备方法的分析
有关纳米晶/超细晶问题的研究一、纳米晶/超细晶介绍1、定义：纳米材料是指在三维空间尺寸至少有一维是处于纳米数量级 (d<100nm)的材料，而处于亚微米数量级 (0.1<d<lμm)的材料称为超细晶材料。
纳米晶/超细晶金属材料的最大优点是纯金属的强度达到甚至超过了相应合金的水平。
目前，对纳米晶/超细晶材料的研究主要集中在两个方面:纳米晶超细晶材料的制备方法和纳米晶/超细晶材料的组织结构与性能的研究。
其中，纳米晶/超细晶材料的制备技术是关键环节，细化材料微观组织成为目前新型高性能材料发展的共同趋势。
2、纳米晶/超细晶各方面的性能当金属材料的晶粒被细化到超细晶时，材料将表现出优异的力学、热学、光学、电学和磁学性能。
其各方面的性能变化原因主要体现在以下几个方面：1）力学性能和变形行为超细晶材料的性能改变首先表现在力学性能的提高上，Hall--Petch指出，常规多晶体的屈服应力与晶粒尺寸之间存在关系式:式中一一材料发生0.2%变形时的屈服应力一一移动单位个位错时产生的晶格摩擦阻力K一一常数d一一平均晶粒直径H--P关系式是在多晶体的位错塞积模型基础上导出的.对于传统的多晶材料而言，相对于晶粒内部，晶界的自由能很高，是阻碍位错运动的势垒.在外力作用下，为了在相邻晶粒内产生切变变形，晶界处必须产生足够大的应力集中。
细化晶粒可产生更多的晶界，如果晶界的结构未发生变化，则需施加更大的外力才能产生位错塞积，从而材料得到强化。
因此，细化晶粒一直是改善材料强度的一种有效手段。
如果H--P关系式成立，则材料的屈服应力或硬度与几之间为斜率大于零的线性关系，即材料强度随晶粒尺寸的减小而迅速提高。
但是，材料强度并不可能随着晶粒尺寸减小而无限地增加.右图为与d之间关系的示意图。
理论上，材料强度不可能超过其完整晶须的强度，这可视为对应关系的上限。
此外，在晶粒非常细小的情况下，晶界处任何弛豫过程均可使强度下降；同时，如果晶粒小到不能容纳一个位错时，H--P关系式将不再成立，此即右图中的d＜时的情况。
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(4) 通过第二相 (一般为 M x ( C. N) y 析出相或 弥散相) 使位错发生弓弯 (奥罗万机制) 和受阻产生 析出强化 ,它是体缺陷的强化作用 。
这 4 种强化作用中 ,细晶强化在普通结构钢中 强化效果最明显 ,也是唯一的强度与韧性同时增加 的机制 。其他 3 种强化机制表现为强度增加 ,塑性 (有时韧性) 下降 。发展超细晶钢 ,就是利用超细晶 化发展细晶强化的强韧化作用 ,其增加屈服强度的 效果见图 1 。
2 几个重要的超细晶理论进展
日本在发展超细晶钢时 ,重点是采用强力变 形 。通过多轴变形 、大变形量轧制[5] ,并配以动态 再结晶轧制[6] (图 3) 等机制运作 。我国在发展超细 晶钢时 ,除了采用强力变形和动态再结晶轧制因素 外 ,主要发展了形变和相变耦合以及研究纳米析出 相在超细晶钢中的作用二个方向 。
and yield strength[ 2]
2. 1 形变与相变的耦合 传统压力加工 (塑性加工 ,钢厂主要指轧钢) 解
决尺寸 、形状和表面质量等问题 ,相变解决性能 、组 织和内在质量等问题 。控轧控冷 ( TMCP) 是利用控 制轧制为轧后的相变 (控冷) 奠定基础 , 两者虽有关
钢类 低碳钢 低 (微) 合金钢 合金结构钢
相变 、诱导第二相析出 ,利用新生相 (在轧钢过程中
相变而不是轧后冷却相变) 的动态相变造成超细晶
化是我们研究的关键点 。
1983 年新日铁的 Yada 博士[7 ,8 ] 在实验室模拟
轧机上将 C2Mn 钢的铁素体晶粒细化至 2～3 μm ,
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
并提出了动态相变的概念 。2000 年 Yada 用实验证
第 40 卷 第 3 期 2 0 0 5 年 3 月
钢
铁
Iron and Steel
Vol. 40 , No . 3 March 2005
超细晶钢理论及技术进展
翁宇庆
(中国金属学会 , 北京 100711)
摘 要 : 叙述了由国家 973 项目 “: 新一代钢铁材料的重大基础研究”所开展的超细晶钢理论及技术进展 。形变 相变耦合 、纳米析出相引起超细晶以及机械制造用钢的超细晶热处理是 3 个主要手段 。相应的组织性能预报 、超 细晶钢的焊接及化学冶金高洁净 、凝固均质化及细化是制造和应用的关键技术 。 关键词 : 钢 ; 超细晶 ; 技术 中图分类号 : T G1421 1 文献标识码 : A 文章编号 : 04492749X(2005) 0320001208
1997 年 4 月 ,日本开始了“新世纪结构材料 (或 超级钢材料) ”为期 10 年的研究计划 ,提出将现有 钢材强度翻番和使用寿命翻番为目标的新一代钢 材 ,称为“超级钢”并在国家组织下开展研究[1] 。之 后韩国在 1998 年启动了“21 世纪高性能结构钢”、 我国在 1998 年 10 月启动了“新一代钢铁材料”的国 家重大基础研究计划 。东亚三国相差不到一年 ,设 立相同目标的研究项目带动了欧美各国钢铁界竞 相参与和重视 。按照我们的认识 “, 新一代钢铁材 料”的特征是超细晶 、高洁净和高均匀 (高均质) ,其 研发目标是在制造成本基本不增加 ,少用合金资源 和能源 ,塑性和韧性基本不降低条件下强度翻番和 使用寿命翻番 。它的核心理论和技术是实现钢材 的超细晶 (或超细组织) 。本文就我国的进展作简 要扼述 。
实的确存在变形过程中γ→α的相变[9] 。90 年代中
期 , P. D. Ho dgso n 教授[10] 将 N b2Ti 复合微合金钢 在实验室单机架轧机上将带材表面轧成 1 μm 的铁
素体晶粒 ,并提出了应变诱导相变 ( st rain induced
t ransformatio n) 概念 。我们分析了这些现象并利用
铁素体 (α) 相 ,实验证明了它的正确性[13] 。
DIF T 相变有许多特性 ,笔者的文章[4 ,13] 及孙
祖庆 、董瀚 、孙新军 、杨忠民 、王国栋 、吴迪先生等的
图 4 铁 —碳相图( a) 与形变后 Ae3 线的变化( b) Fig. 4 Fe2C diagram ( a) and the variation of
(1)
式中ΔG 是体系总自由能变化 ,ΔGV 是化学自
由能变化 (V 是体积) ,ΔGE 是弹性自由能变化 ,ΔGS
是新相形成表面自由能变化 , S 是表面积 。
在现代热连轧过程中 ,精轧速度很高 ,热轧过
程产生的部分残余塑性变形能不能被热释放和热
驰豫 。根据计算 ,约有 5 %～10 %的残留变形能被
Progress of Theory and Controlled Technology of Ultraf ine Grained Steel
W EN G Yu2qing
( The Chinese Society fo r Metals , Beijing 100711 , China)
Abstract : Progress on t heories and technologies for ult rafine grained steels in Natio nal Project :“Fundamental Re2 search on New Generation Steel”has been reviewed. Interaction between deformatio n and p hase t ransformatio n , ul2 t rafine grain p heno menon caused by nano2scale p recipitates and specific heat t reat ment for ult rafine grained steels of machinery indust ry are t hree major measures. Micro st ruct ure p rediction , welding technology for ult rafine grained steels , high2cleanness technology in chemical metallurgy and ho mogeneous dist ribution of solute in solidification p rocess are key technologies for p rocessing and applicatio n. Key words : steel ; ult rafine grain ; technology
Ae3 after deformation( b)
众多文章多有描述 , 这些特性还在探索和争论之 中 ,笔者仅想指出几点 :
(1) DIF T 受形变参数控制 。产生 DIF T 存在 临界形变条件和临界储存能 。钢在接近γ→α相变 温度 ( A e3 ) ,以较高的应变速率 ,足够的应变量 ,进 行形变时 ,形变能部分被储存 (主要是位错密度增 加) 。系统的自由能提高 ,增加相变驱动力 。γ →α 相变温度由平衡态的 A e3 提高到形变态的 A d3 ,诱 发铁素体相变 。
·2 ·
钢 铁
第 40 卷
在钢材强度翻番时 ,有两个钢材冶金质量问题 应当引起注意 :一是承载应力的提高势必要求钢材 缺陷大小及形状不能引起缺口敏感 ,否则是不安全 的 ,为此高洁净 (减少夹杂物大小和数量) 是基本要 求 。二是由于钢材的偏析 (特别是中心偏析等宏观 偏析) 带来化学成分分布不均匀造成钢材性能在不 同部位不同 ,造成批量 、规格 、质量的不同 ,为此要 求钢材有高均质性 。由于篇幅限制 ,本文不就这方 面进展作介绍 ,详见其他叙述[4] 。
(a) 。若我们将热轧的精轧温度降至接近实际的临
界点相区 (γ→α+γ的 A3 点区) ,就有可能在轧钢中 发生γ→α的相变 ,这就是形变诱导铁素体相变 。一
个体系产生相变的热力学条件是体系总的自由能
下降 ,即ΔG < 0 ,按照热力学原理 ,应有
ΔG = - V (ΔGV - ΔGE ) + SΔGS
宝钢 ( X65) 管线钢材在实验室也轧出了铁素体尺寸
为 01 92μm 的样品[11] 。经过 3 年的系统研究 ,形成
了形变诱导铁素体相变 (DIF T) 理论概要 ,笔者在
2000 年韩国召开的“21 世纪高性能结构钢”会议上
介绍了它的原理[12 ] 。
低碳钢的热 轧是在 奥 氏 体 相 区 进 行 , 见 图 4
表 1 不同钢类确保强度翻番的超细晶化尺寸范围[ 3] Table 1 Grain size variation ensuring the doubled increase of strength[ 3]
组织 铁素体 + 珠光体 低碳贝氏体或针状铁素体 回火马氏体或贝/ 马复相钢
现有强度/ MPa ReL 约 200 ReL 约 400 Rm 约 800
应当对钢铁材料的“超细晶”作一个说明 。按
基金项目 : 国家重大基础研究规划 (973) ———“新一代钢铁材料重大基础研究”资助项目 ( G1998061500) 作者简介 : 翁宇庆 (19402) , 男 , 博士 , 教授级高级工程师 ; E2mail : weng @csm. org. cn ; 修订日期 : 2004211206
图 3 Zennre2Hollomon 参数与 奥氏体晶粒尺寸的关系[ 6]
Fig. 3 Relationship bet ween Zennre2Hollomon parameters and austenite grain size[ 6]
图 2 不同晶粒度与屈服强度的关系[ 2] Fig. 2 Relationship between grain size