非完全奥氏化对珠光体等温转变组织与性能的影响文献综述

文献综述（或调研报告）：

摘要

冷拔珠光体钢丝生产当中，通过线性奥氏体化处理和等温铅浴处理来获得全珠光体组织。但由于过短的奥氏体化时间和较低的珠光体转变温度，以及合金元素的加入，会生成异常组织，例如晶界铁素体，魏氏体铁素体，退化离散珠光体组织，并不能得到理想的全珠光体组织，并会导致分裂断层现象。

本课题旨在研究不同的奥氏体形成条件和合金元素对组织转变和力学性能的影响，以改善组织结构及后续拉拔加工性能。

关键词： 珠光体；冷拔； 盘条； 力学性能； 组织异常。

1 背景

冷拔珠光体钢丝经过拔制产生冷加工硬化，是目前金属工程材料中强度最高的材料之一，还拥有一定的韧性和良好的弹性及塑性，冷拔珠光体钢丝具有高强度和好的延展性和较高的弹性极限，目前被广泛应用于电缆、电线，结构弹簧和结构加固混凝土等。其通常是由钢的共析或过共析组合物具有一定直径、拉丝退火以产生全珠光体组织细珠光体片层间距，然后多次冷拔钢丝得到的。

冷拔珠光体钢丝的原材料通常为具有较高含碳量的盘条。含碳量高可以减小珠光体的片层间距，增加单位体积内Fe3C的体积分数，从而增强了材料的加工硬化，但与此同时，过高的含碳量会导致先共析Fe3C沿进晶界析出，导致盘条硬度和脆性加大，不利于后续拉拔加工。为获得伪共析全珠光体组织，通常采用在盘条中添加大量抑制先共析Fe3C形成的合金元素如Cr，Si，Mn等的方法。

生产当中，通过线性奥氏体化处理和等温铅浴处理来获得全珠光体组织。但实际操作当中，由于过短的奥氏体化时间和较低的珠光体转变温度，以及合金元素的加入，导致晶界异常，例如晶界铁素体，魏氏体铁素体，退化离散珠光体组织，并不能得到理想的全珠光体组织，并会导致分裂断层现象。

2 晶界异常组织的形成原因

对于82B盘条，和82Cr盘条，经过在线的奥氏体化处理和铅浴等温处理，所得到的组织并非完全片层状的珠光体组织，晶界处会出现异常的组织结构，高碳珠光体钢中异常组织的形成会使钢丝的延性和拉拔加工性能变差。

碳钢晶界处出现的异常组织，20世纪初，McQuaid和Ehn就在碳素钢的过共析区第一次发现了这种异常组织，其组织形貌为在粗大的渗碳体颗粒周围被大块铁素体，因此这种异常组织也被称为晶界异常组织。

异常组织的形成机理为薄层渗碳体以韧性变形，缩颈成碎片，形成细小的凹陷。因此，细珠光体中的延性断裂是由空隙形成、空隙生长和空隙聚结过程产生的。同时，粗大的珠光体变形不均匀，在窄的滑移带内引起应变局部化。沿着滑动带的强烈剪切作用导致相邻的渗碳体片层破裂。因此，厚层状渗碳体塑性有限，断裂不减薄。这些裂纹是由剪切裂纹引起的，随后发展成解理型裂纹。因此，层间间距的细化将导致延性的提高。

3 当前研究现状

Goro Miyamoto , Yosuke Karube 研究了温度和碳含量对Fe-1%Mn-(0.75-0.8%wt C)合金在873 K（600°C）到973 K（700°C）温度下等向转化时形成GB-alpha;的影响，将共析钢和过共析钢在873 K（600°C）至973 K（700°C）的温度范围内进行了等温线转变，并研究了在gamma;晶粒结合前附近的异常显微组织。得到结论：

• 转变后的组织主要由珠光体组成，而在所研究的所有温度下都有少量的晶界铁素体（GB-alpha;）形成。在873K（600°C）到948K（675°C）的温度范围内，随着转化温度、碳含量和原gamma;晶粒尺寸的增加，晶界铁素体（GB-alpha;）的体积分数减小，而在973K（700°C）的温度范围内，晶界铁素体（GB-alpha;）的体积分数明显增加。
• 在较低的转化温度下，不需要预先存在的GB-theta;来实现GB-alpha;的转化。

• 在873 K（600°C）和898 K（625°C）下转化的试样中，除了珠光体和gb-alpha;外，观察到wf和dp，而不考虑碳含量。取向分析表明，随着alpha;/gamma;或K-S或K-S或K-S偏差的增大，晶粒从GB-alpha;、WF或DP向珠光体转变。
• 层内T973K（700°C），先共析theta;最初沿gamma;晶界形成，在theta;/gamma;界面诱导GB-alpha;成核。

4 研究内容

本课题主要研究高碳钢盘条，在进行剧烈塑性变形之前，要经过在线的奥氏体化和铅浴等温处理。但是对于热处理后的盘条，并不能得到全片层状的珠光体组织。

研究内容包括：①合金元素对奥氏体化过程的影响；②在非完全奥氏体化条件下，未溶碳化物对珠光体等温转变的影响；③合金元素对珠光体等温转变的影响；④异常组织形成的机理；⑤不同的组织形态，对力学性能的影响

5 研究路线

研究奥氏体化过程中，研究非完全奥氏体的状态以及合金元素对奥氏体化过程的影响。在相同温度下，保温不同时间，使用OM、SEM、TEM和3DAP等分析剩余碳化物的组织形态，以及元素的扩散分配状态。

研究珠光体的等温转变，使用OM、SEM、TEM和3DAP分析珠光体的组织形态以及等温转变过程中的元素分配和相互作用；使用ThermoClac、Pandat等软件，对P转变过程进行模拟计算，研究等温转变过程中合金元素之间的交互作用。使用万能拉伸试验机，扭转实验机等进行力学性能分析,研究不同的组织形貌对力学性能的影响。

参考文献

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