博一建材讯：一定的工艺可使材料结构特征发生明显变化。因此，选择合适的工艺优化材料组织尤为重要。组织细化是提高钢材强度及塑性的有效途径，而且是提高普碳钢综合性能的唯一方式。目前制备细晶钢的方法一般采用强烈塑性变形(SPD)，如等通道挤压(ECPA)、累积叠轧焊(ARB)以及高压扭转(HPT)等，或采用形变热处理，如过冷奥氏体动态相变(DTUA)等，可使铁素体晶粒细化到微米级(10～1μm)、亚微米级(1μm～100nm)，甚至纳米级(＜100nm)。但这些研究大多只关注其工艺和方法，对生成的铁素体无进一步研究。而且，通过这些方法生成的铁素体，其相变动力学、晶粒尺寸等与常规方法生成的铁素体有着较大差别。因此，本文以一种C-Si-Mn-Al钢为研究对象，通过过冷奥氏体动态相变，来进一步了解细晶铁素体与常规方法生成铁素体的相变特征及相的特点，为高质量细晶钢的开发研究提供参考依据。
实验用钢经真空感应炉冶炼，浇注成40kg的钢锭，其化学成分(质量分数，%)为：0.2C，1.5(Si+Al)，1.49Mn，0.02P，<0.0045S，0.0034N，余量为Fe。将钢锭加热到1200℃保温2h后，于1150℃开锻，900℃终锻，锻造成Φ10mm×500mm的圆棒。然后机加工成Φ6mm×15mm的圆柱试样，用于热模拟试验。用Therma-Calc软件，计算出该钢的A3为973℃。
热模拟试验在Gleeble1500热模拟机上进行。其工艺如图1所示。将试样以20℃/s的速度加热至1200℃并保温5min充分奥氏体化，然后在1100℃，以5s-1的应变速率施以30%的变形，通过奥氏体的动态再结晶得到平均晶粒尺寸为(40±5)μm的奥氏体晶粒。然后以5℃/s的速率冷却到A3与Ar3温度范围内(以此速度冷却，实验钢的Ar3为780℃)，在850℃和800℃分别以1s-1的应变速率变形不同的应变量后立即淬火，以研究过冷奥氏体动态相变时形变温度和应变量对铁素体相变的影响。为了比较，奥氏体在800℃等温10min生成体积分数约50%左右的铁素体后立即水冷到室温，以研究不同条件下生成铁素体的特征。所得试样平行压缩方向切开，经机械打磨和抛光后，直接用JXA-8100型电子探针测量不同区域的化学成分。然后用光学显微镜、Suppra55场发射扫描电镜和H-800透射电镜进行组织观察。
通过过冷奥氏体动态相变，可以获得晶粒尺寸在2～3μm的细小铁素体，实验钢较高Al含量可明显促进过冷奥氏体动态相变。与等温相变时合金元素能发生扩散不同，动态相变时除了间隙元素能发生扩散外，代位元素很难发生扩散。代位元素在铁素体中的固溶，导致铁素体晶格的畸变进而引起衍射峰向小角度方向漂移。
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