动态应变时效对含钼和铌高温结构钢力学性能的影响

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1、ISIJInternational，第.48卷(2008),第11期动态应变时效对含Mo和Nb结构钢高温力学性能的影响WelbertRibeiroCALADO,CynthiaSerraBatistaCASTRO等摘要：动态应变时效（DSA）对Mo和Nb微合金化结构钢高温强度的影响通过在25-600°C温度和应变速率10_4～10_1s_1范围进行的抗拉试验加以研究。该钢种呈现铁素体+珠光体组织。DSA在Mo和Nb微合金化结构钢上的表现不比从低碳钢观察到的更强烈，并且是在更高温度发生的。此钢种的二次析出现象也得到研究。经过100到600°C热处理的试样硬度在400°C时呈现最大值。在

2、此温度处理的试样和在600°C检验的抗拉强度比未经处理试样表现出更高的屈服强度，说明二次析出并未对其高温强度起到作用。此处得到的结果表明，结构钢中的DSA可能是对其耐火性能起作用的重要机理。与应力-应变曲线上的锯齿形状以及抗拉强度随温度或曲线锯齿形消失而变化的最大值有关的经验活化能说明，该钢种DSA有关的高温强化作用是填隙置换溶质偶极子和位错的动态交互作用结果。关键词：动态应变时效；Portevin-LeChatelier效应；耐火钢；结构钢1.序言由于填隙置换溶质偶极子和位错的动态交互作用原因，在采用Mo，Mn和Cr合金化或Nb，Ti和V微合金化的钢中，动态应变时效有关的高温强度

3、已经归因于已知为交互固溶硬化的现象-ISSH。ISSH的作用取代了DSA对比普碳钢显示更高温度的表现。同时，在这些钢中，DSA发生在100℃到400℃的温度范围和10-4到10-1s-1的应变速率，在合金钢中，考虑相同应变速率，该温度范围可以提高到200℃到600℃，因此，ISSH对这些钢的抗蠕变性能有重要作用1-3）。具有耐火性能的结构钢必须使其600℃时的屈服强度为室温时规定屈服强度值的67%。这些钢是低碳钢，一般成分中含有Mn、Mo、Cr、Hb、Ti或V。在其它机理中，固溶和析出硬化已经被认为是对耐火性能4，5）负责的重要因素。DSA对钢蠕变性能的影响表明，该现象可以加强结构

4、钢的高温强度。目前的工作旨在将Mo和Nb合金化结构钢的动态应变时效敏感性特性化。主要的目的是明确DSA对高温强度的影响。2，实验此处研究的钢种，化学成分见表1，为12.7mm厚度热轧钢板。使用光学扫描电子显微镜法进行的钢显微组织（SEM）的特性化分析。从钢板横向截面制取、机械抛光并用硝酸乙醇腐蚀液酸蚀试样的SEM图像经过检测，以确定现有相的体积分量。直径2.5mm、标距27.0mm的拉伸试样从钢板机加工而成，其轴线和轧制方向一致。拉伸试验在伺服液压MTS试验机上进行，试验温度从25到600℃，应变速率为10-4，10-3ISIJInternational，第.48卷(2008),第

5、11期，3.5*10-3，10-2和10-1s-1。试验前试样在该温度范围保持5分钟。使用的加热系统在试验中将温度保持足够稳定，整个试样的温度波动不超过+/-2℃，沿试样长度方向的温度梯度变化可以忽略不计。屈服强度值σy，极限抗拉强度σt，和总延伸率et值，都是经过在相同条件下进行的至少三次拉伸试验的平均值确定的。应力和延伸率值的相对误差低于3%。维氏硬度试样在钢板横向截面制取，在100到400℃进行30分钟的热处理。使用了50kgf的负荷。表1.钢的化学成分（质量%）CMnMoCrSiPSNbAlN0.0920.800.190.101.210.0380.00450.0200.01

6、80.00523.结果和讨论显微组织检测显示该钢种由铁素体和珠光体组成。体积分量和铁素体晶粒度示于表2。以若干温度和应变速率10-4和10-1s-1试验的结构钢应力-应变曲线示于图1。波特温勒夏忒列效应（PLC）对应于两个应变速率在80到275℃和175到375℃的温度范围分别出现。对于以三个其它应变速率进行的试验观察到相同的锯齿状曲线。观察到在锯齿状曲线开始（onset）和结束（offset）处的温度随着应变速率的增加而提高，但是锯齿程度随着应变速率的降低而降低。图1（a）也显示加工硬化速率随着150到350℃之间的温度而增加。对于此处所用的五个应变速率，600℃的屈服强度σy值

7、比325MPa级别商业钢材的高67%，如耐火性能结构钢规范所要求。对于有关的五个应变速率中的四个，屈服强度σy和抗拉强度σt随温度的变化如图2所示。该钢种的曲线显示σt的最大值发生在应变速率随温度的增加而增加的时候，见表3。这些最大值的幅度随着应变速率的提高而降低。σy曲线在温度范围上显示有个高台，在此处观察到有关五个应变速率的σt最大值。对于研究的五个应变速率中的四个，总延伸率еt随实验温度的变化示于图3。对于五个应变速率，еt随着温度的升高而降低，在110到270