不同工艺处理非调钢中析出相的研究(3)
我国非调质钢的研究和开发，比德国、瑞典等欧洲国家和日本晚，但比美国和俄罗斯要早。“七五”攻关期间开发出15个钢号，“九五”期间，为满足桑塔纳、富康等轿车国产化的需要，又开发出30MnVS、30SiMnVS、38MnVS5和49MnVS3等4个钢号。另外，还有其他用途的35Mn2SiV、38MnVTi等。迄今，我国共开发出微合金非调质钢20多个钢号，生产的主要是棒材制品，规格在Φ10~115mm间，另有少量管材和方坯。从应用范围上看，除“八五”期间已推广的汽车、拖拉机、机床和标准件等外，近年来，还成功应用到无缝钢管、薄壁N80石油套管、模具和民用枪械上。据不完全统计，目前我国微合金非调质钢的年生产量为100万吨左右[9]。
近年来，我国微合金非调质钢虽然得到了一定发展，由于多方面原因，研究和推广应用工作已落后于德国、日本等发达国家。可以这样概括我国非调质钢的现状：起步稍晚，研究工作不深入，开发工作不能完全满足市场需求。
对于非调质钢未来发展的趋势，陈蕴博，马鸣图，王国栋[10]认为：其趋势是降低钒的含量以降低其生产成本。其中一个重要的途径是优化氮的作用，氮在非调质钢中以钒的氮化物沉淀析出，改善钒的沉淀强化效果，节约钒元素，细化铁素体晶粒，提高氮化钛的稳定性，阻止奥氏体晶粒粗化。
1.3 非调钢中析出相研究状况
根据S.Celotto[11],析出相的强化效果主要取决于三方面的原因：析出相颗粒的尺度，析出相颗粒的密度(单位体积内析出相颗粒的数目）和析出相颗粒的形状。对非调钢析出相的研究，通常采用采用金相显微镜、X射线衍射、电子探针和透射电镜相结合的方法，研究析出相形态、种类、成份、结构及形成条件[12-14]。
我国于20世纪80年代引入非调钢后，不同学者对非调钢进行了研究。80年代末，张海峰，刘永铨[15]利用GLEEBLE1500热模拟试验机、电子显微镜和化学萃取相分析等手段, 较详细地研究了易切削非调质钢35MnVS的析出方式和锻造工艺对其析出行为的影响，且和35VS钢进行对比后发现:35VS和35MnVS钢中不但有一般析出而且有相间析出,析出相主要为V(C,N)和(Ti,V)(C,N)。当35MnVS钢的锻造温度较高、冷却速度较时,析出相的数量增多，外延生长较充分，尺寸变大。当降低35MnVS钢的终锻温度和冷却速度时，钒的析出量增多，但对钛的析出则影响较小；90年代末，吴晓春、崔昆[16]利用电子显微镜技术和化学分析方法观察并分析了非调质塑料模具钢中微合金析出相的显微特征及成分。结果表明，非调质塑料模具钢中析出相是富钛、氮的(Ti,V) (C,N)化合物,没有观察到V(C,N)析出相的存在，表明钛不仅能细化奥氏体晶粒，而且还能促进碳氮化物的析出，有助于提高非调质塑料模具钢的强韧性；刘宏玉，吴开明，雷应华等[17]采用连续截面和计算机辅助重建法观察了非调质钢30MnVS 奥氏体化后在400~ 600℃等温转变后铁素体的三文形貌，以此来研究该状态下其组织构成和显微硬度的变化；但是从用来构建三文的二文连续组织照片看, 晶内铁素体中的夹杂物并不是一个连续的整体, 在逐层研磨过程中出现过分离及呈现新的夹杂物或析出物。因此实验的晶内铁素体究竟起源于何种夹杂物或析出物，尚未得出结论。
随着透射电镜、电子探针等在材料科学中的广泛应用，人们更多选用金相显微镜、X射线衍射、电子探针和透射电镜相结合的方法来研究析出相。目前对析出相的研究较多采用添加合金元素或者等温回火阶段或等时回火阶段析出相的变化规律和特征。古原忠等人[18]将钒元素加入到中碳钢中，研究其奥氏体向铁素体(F)和珠光体(P)转变过程中相界面析出的组织与性能的关系。钒的加入量分别取0.1%、0.3%和0.5%。热处理工艺为：在1473 K保温86.4 ks后炉冷，S45C钢在1423 K保温0.6 ks，加钒钢再加热至1473 K保温0.6 ks，随后在不同温度盐浴中等温。结果表明，S45C钢加入钒元素后，在奥氏体转变为铁素体与珠光体过程中相界面有VC析出，硬度提高；随着钒元素加入量的增加，析出的VC更细小，硬度提高更明显。另外，和之前的台阶机制不同的是，VC主要在不具备特定的晶体位向关系的相界面（F/P界面）析出。