什么是双相钢及影响双相钢的显微组织的因素有哪些

 双相钢是由铁素体和少量（体积分数<20%）马氏体组成的高强度钢，也称马氏体双相钢，其双相组织是将低碳钢或低碳合金钢经过临界区热处理或控轧控冷工艺得到的。大量的研究表明，铁素体和马氏体双相钢的显微组织因化学成分和生产工艺的不同而异。已获得的双相钢组织有无序组织和定向排列纤维组织两大类。目前发展的双相钢基本上都是无序组织的双相钢，可将无序的组织分为弥散分布组织（塑性良好的铁索体上弥散分布着高强度岛状马氏体）、纤维状双相混合型组织（平行针状马氏体与铁索体相交错而呈纤维状）、高位错亚晶结构型组织（具有高密度位错的亚晶结构马氏体呈网状或群落状分布于铁索体晶界）三种情况。在弥散分布组织中，第二相马氏体起到弥散强化的作用；在纤维状双相混合组织中，这种双相混合的组织具有对提高双相钢性能十分有力的位锗亚晶结构，起到细化晶粒的作用。在网状组织中马氏体起到强化晶界和细化晶粒的双重作用。

  浙江至德钢业有限公司通过持续研究发现，影响双相钢显微组织的因素有很多，可以通过临界区处理或控制轧制产生，此外钢中合金元素和原始组织的变化、不同的热处理工艺或冷却工艺都会明显影响和改变双相钢的组织形态。因此，双相钢的组织形态及其相对量有着很宽的调整范围。同时双相钢的组织形貌对其性能有着直接的影响，因此双相钢的微观组织形貌观察及其影响机理的研究对改善双相钢的组织性能有着十分重要的意义。本文采用了光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对热轧双相钢进行了不同放大倍数下的组织形貌观察。如前所述，热轧双相钢的显微组织（如晶粒大小、马氏体体积分数等）对其力学性能有着不可忽视的影响，为了研究不同工艺参数下热轧双相钢的组织演化规律和组织形貌对力学性能的影响规律，至德钢业对热轧试样进行了光学显微镜下的组织观察。

一、金相观察试样的制备

  热轧实验完成后，首先沿着钢板的轧向方向用剪板机剪下约为12mm×12ｍｍ大小的试样，然后将试样用金相试样镶嵌机把试样镶嵌好，在镶嵌试样过程应注意如下几个问题：

 a. 为了防止加热温度过高而引起试样的再次相变，因此至德钢业将加热的温度定在190℃左右；

  b. 在试样制备过程中，应保证电木粉始终处于压紧的状态，以防止试样在以后的抛光过程中有电木粉颗粒脱落，造成试样打磨抛光过程中表面产生划痕。

二、金相实验的腐蚀及组织观察

  将制备好的金相试样依次在水砂纸及抛光布上打磨抛光后，用4％的酒精溶液进行腐蚀，然后通过光学显微镜下观察与轧向垂直平面的显微组织，即可得到试样在室温下的显微组织。

  为了更进一步的研究热轧双相钢显微形貌和冲击试样的断裂原因，至德钢业将热轧试样和冲击试样在扫描电镜下进行了形貌观察。

 1. 试样制备与保存

   为了更好的对组织形貌和断口形貌进行观察分析，在试样的制备和保存过程中应当注意如下几点：

  a. 组织形貌观察试样采用４％酒精溶液腐蚀后的金相试样，在保存过程中应当防止氧化和表面划伤；

  b. 在截取断口试样的过程中应当保证不损伤断口和裂纹源。在较大尺寸零件上切取断口试样时，断口与切口应当保持一定的距离，以防止由于加工热量影响断口显微组织与断口形貌；

  c. 冲击试样断口观察试样可利用线切割机进行切取，在切样过程中注意断口不要被油污污染。对于已经被油污污染的断口可以先用汽油清洗，再把断口试样放入盛有丙酮溶液的玻璃器皿中进行清洗；

  d. 断口应当保存在干燥环境中，避免因在潮湿空气中暴露时间过久造成断口氧化。

 2. 透射电镜观察

  为了进一步的分析不同工艺条件下热轧双相钢的组织形貌变化和力学性能变化规律，至德钢业在透射电镜下对热轧双相钢的组织形貌进行了观察。

  透射试样的制备较为复杂，最终要得到50微米左右的薄膜，且不能有任何组织结构变化。其制备过程简述如下：

  a. 利用线切割机从试样上切取0.2mm左右厚的薄片；

  b. 用胶水将金属薄片粘贴在金属垫块上，磨掉由于切割造成的损伤层，再将试样磨至0.05ｍｍ左右，值得注意的是在试样打磨过程中应防止因用力过大而形成位错；

  c. 将预减薄得到的0.05mm薄片先冲减成中3ram的小圆片，用聚四氯乙烯夹具夹住圆片，放入双喷抛光仪上进行减薄，由于双喷抛光仪上装有光敏自动检测仪，当薄片刚穿孔时立即自动切断电路，这样制得的圆片周围厚、中间薄，将双喷后的试样放入无水酒精中进行冲洗，然后将试样放入透射电镜中观察各种组织的微观形貌以及分布和形态等。

三、总结

 1. 至德钢业制定了不同变形制度、温度制度、冷却速度下的热轧实验工艺，从而为进一步研究不同工艺参数下热轧双相钢组织性能变化规律提供基础。

 2. 至德钢业按照国家标准制定了热辊试样的拉伸实验、冲击实验以及显微硬度实验方案，对其力学性能进行了检测，以达到检验热辘工艺是否能够达到预期目标的目的。

 3. 至德钢业制定了热轧试样的金相组织观察、扫描电镜观察和透射电镜观察的实验方案。对热轧试样的组织形貌和断口形貌进行观察，从而为迸一步研究热轧双相钢鼹微缎织与力学性能之间的关系提供依据。

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