[摘 要]通过对高氮微合金钢轧制组织与性能的研究，探讨了高氮微合金钢轧制组织与性能的关系，为更好地提高试样钢的性能与改善组织提供了试验依据。通过拉伸、冲击测试，对其性能进行分析；再对该钢试样表面磨制、抛光后，用4%硝酸酒精溶液进行腐蚀，用光学显微镜进行观察并对其晶粒度和铁素体转变量的测定；另外再对打磨好的该钢试样进行扫描电镜和透射电镜观察形貌组织观察，比较钢中显微组织的特点，确定了第二相粒子的存在。结果表明，轧制后的钢与普通16Mn钢相比，屈服强度和抗拉强度都有所提高，第二相粒子起沉淀强化作用。
　　[关键词]微合金钒氮钢；珠光体；细晶强化；第二相粒子
　　中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）14-0071-02
　　1、 前言
　　高氮微合金钢，具有高的强度、良好的冲击韧性，高氮是现代钢铁工业研究发展的重要的方向，对于轧制组织与性能的研究具有极其重要的意义。
　　2、实验研究
　　2.1.试验材料
　　试验钢是由马鞍山钢铁（集团）股份有限公司冶炼、并在马钢热轧钢厂轧制、钢种为Mn-V-N、英标为BS55C的V-N微合金H型钢。
　　3、实验处理
　　对该实验材料分别进行了拉伸试验、冲击试验、扫描电镜形貌观察、透射电镜组织形貌观察。
　　4、实验结果与分析
　　4.1.拉伸试验
　　根据LEX-600液压式钢绞线压力试验机测得拉伸的屈服强度，结合16Mn的屈服强度可绘制图1。
　　由图1可知：普通16Mn钢的屈服强度为345MPa，而试验钢的屈服强度达到437MPa，其屈服强度要比普通的16Mn钢大92MPa。导致试验钢屈服强度优越的主要原因：
　　a） 細晶强化，这跟钢的轧制有关，通过对钢的轧制，使钢中的晶粒变细，大大细化了晶粒，从而提高 了强度。
　　b） 第二相粒子V（C、N）的沉淀强化。钢中的元素V、N的加入大大改善了其强度。第二相粒子是以微小的颗粒分布在基体上的，使位错运动受阻，从而增大了屈服强度。
　　4.2.冲击试验
　　由试验钢的冲击韧性并结合16Mn的冲击韧性可绘制图2。
　　由图3所示：可知16Mn钢的冲击韧性为128J/cm2，而试验钢的冲击韧性为217J/cm2，试验钢的冲击韧性比16Mn的大89J/cm2，其冲击韧性十分优越。导致冲击韧性明显增大的原因主要是轧制过程中的粒子细化所致。细晶强化不仅使屈服强度、抗拉强度提高，而且也明显改善了钢的冲击韧性。
　　4.3.金相组织图片
　　通过XJL—02A型立式金相显微镜拍摄的金相照片如图3所示。
　　用2007金相检验软件进行晶粒度，晶粒直径，珠光体含量的测定，如表1所示。
　　a） 珠光体含量：由表2可知：ωt（P）%=ω（C）/ω（CP）×100%
　　理论珠光体含量ωt（P）%≈0.14/0.77×100%≈18.2%
　　实际铁素体含量ωt（α-Fe）%=1-ωt （P）%=81.8%
　　实际珠光体含量ωt（P）s%=14.8%，实际铁素体含量ωt（α-Fe）s%=85.2%
　　△ωt（P）%=18.2%-14.8%=3.4%
　　△ωt（α-Fe）%=85.2%-81.8%=3.4%
　　由计算结果可知：实际珠光体的含量比理论珠光体的含量低3.4%，其主要原因是轧制变形作用和VN 的作用。微合金元素V、N的加入对珠光体的转变起一定的抑制作用，从而导致了铁素体的增加。
　　b） 屈服强度
　　根据所测的晶粒直径，用Hall-Petch公式计算出钢的屈服强度，即 σks=σ0+k d -1/2
　　其中k：决定于晶体结构的常数，一般为17～23 N/mm2，这里取18.1 N/mm2；σ0为基体屈服强度245MPa， 原试样的平均直径为：25.87μm，屈服强度为：357.5 MPa，△σs = 436.9-357.5=79.4MPa
　　由计算结果可知：实际屈服强度比理论屈服强度大79.4MPa，导致强度增大的原因是钢中的微合金元素V、N形成了第二相粒子V（C、N），第二相粒子起沉淀强化作用，导致屈服强度比理论值高。
　　5、.结论
　　过对高氮微合金钢轧制组织与性能的研究，得出如下结论：
　　1）试验钢的基本组织为铁素体+珠光体，轧制后呈带状珠光体。
　　2）试验钢的屈服强度和抗拉强度都比同类钢（如16Mn钢）都优越。
　　3）试验钢的冲击韧性与同类钢（如16Mn钢）相比也明显提高。
　　4）通过SEM和TEM对试验钢的形貌观察，确定了第二相粒子V（C、N）的存在。
　　5）试验钢的强化机制为细晶强化和沉淀强化。
　　参考文献 （References）
　　[1] 张占平，齐育红.钢回火时间温度硬度动力学关系[J]，材料热处理学报，2004，25（1）：41-45.