1CCT曲线
图3(a)为试验钢在一段式常规层流冷却路径工艺下的CCT曲线，冷却速度在0．5～40．0℃/s范围内存在铁素体和贝氏体转变区，铁素体转变的温度范围为600～760℃，贝氏体转变的温度范围为470～660℃，贝氏体相变的临界冷速接近0．5℃/s。图3(b)为试验钢在两段式冷却路径工艺下的CCT曲线，也存在两个相变区间，但是相变的温度范围发生了变化，贝氏体转变的温度范围扩大至450～680℃，贝氏体相变的临界冷速小于0．5℃/s，铁素体和贝氏体的转变温度随着第二段冷却速度的增加而显著降低。对比两个CCT曲线可以发现，密集冷却方式使CCT曲线向左下方移动，且贝氏体相变的孕育期也缩短。密集冷却工艺降低了贝氏体的相变温度，但在高冷却速率区间，这种效果将减弱。
2显微组织
不同热轧工艺参数试验钢的显微组织见图4。试验钢的显微组织由准多边形铁素体和针状铁素体构成。利用截距的方法测量铁素体的晶粒尺寸，采用LC、IC－LC和IC不同冷却工艺方式的试验钢的铁素体晶粒尺寸分别为4．01、3．80和3．22μm。图5显示了3种热轧工艺试样的显微组织晶界取向差的分布情况。采用密集冷却工艺的试样显微组织具有更多的大角度晶界。随着密集冷却速率的增加，晶粒尺寸得到细化。Toshiro等人［5］的研究认为，热轧后的快速冷却能够抑制变形奥氏体的再结晶和回复行为，因此晶粒细化应该得益于变形奥氏体上铁素体形核位置的增加。图6为不同冷却工艺试验钢的SEM显微组织照片，显示出密集冷却工艺的试验钢的显微组织具有更多的针状铁素体。
3力学性能
表3列出了3种不同冷却工艺试验钢的力学性能。为描述密集冷却对力学性能的有利影响，引入了变量ΔT来表征密集冷却强度，见式(1)出粒子的透射电镜(TEM)照片，析出物的数量较少，大部分析出粒子的尺寸超过50nm，有一些析出粒子的尺寸大于200nm，最大的粒子尺寸甚至达到了500nm，最小的粒子尺寸大约10nm，且析出粒子的分布不均匀。图8(b)和(c)为两段式冷却和一段式密集冷却工艺试验钢的析出粒子尺寸及分布情况。一段式密集冷却工艺试样析出粒子的数量最多，并且大部分析出粒子的直径小于20nm，最小的析出粒子直径只有约5nm，析出粒子的分布也更加弥散均匀。
4种不同冷却工艺试
验钢析出粒子的尺寸统计情况见图9。从图9可以看出，密集冷却工艺试验钢具有最细小的析出粒子，含有更多纳米尺度的粒子。热轧后的密集冷却工艺能够促进20nm以下的碳氮化合物(Nb，Ti)(C，N)第二相粒子的析出。根据Glad-man［9］提出的强化模型，细小的粒子具有更有利的强化效应。通过计算，对于两段式密集冷却工艺(IC－LC)，ΔT为174℃;对于一段式密集冷却工艺(IC)具有最强的冷却强度，ΔT为296℃;而对于常规冷却工艺(LC)，因为不包括密集冷却工艺，则ΔT为0。图10显示了密集冷却强度变量ΔT对于不同冷却工艺试验钢强度的影响程度，密集冷却工艺能够明显提高钢板的强度。一段式密集冷却的冷却能力最强，得到的试验钢的强度也最高，屈服强度超过了700MPa，因此通过密集冷却工艺能够将600MPa的含Ti高强钢的强度等级提高到700MPa的水平。密集冷却工艺能够细化铁素体晶粒，并能够得到更多的针状铁素体，通过密集冷却工艺能够在钢板中得到更多的纳米析出物，这些因素都有利于提高含Ti高强钢的强度，因此密集冷却能够明显提高钢板的屈服强度和抗拉强度。值得注意的是，在强度提高的同时，密集冷却工艺的试验钢仍然保持较高的塑性和韧性，这对于密集冷却工艺的工业应用非常重要。
5结语
1)密集冷却工艺使含Ti高强钢的CCT曲线向左下方移动，并扩大贝氏体相变区，且铁素体和贝氏体相变的孕育期时间缩短。2)密集冷却工艺显著细化了铁素体晶粒，随着冷却速度的增加，铁素体晶粒尺寸减小，显微组织中具有了更多的大角度晶界，密集冷却工艺的钢板显微组织中的针状铁素体数量增加。3)含Ti高强钢的析出粒子为Ti和Nb的碳氮化合物，密集冷却工艺的钢板析出粒子分布更加弥散和均匀，热轧后利用密集冷却工艺能够有效促进20nm以下尺寸的(Nb，Ti)(C，N)粒子的析出。4)密集冷却工艺显著提高了高强钢的强度，一段式密集冷却工艺由于具有最大的冷却强度，因此得到的强度也最高，可以通过密集冷却将600MPa含Ti高强钢的强度等级提高到700MPa的水平。5)密集冷却工艺下的钢板仍然保持较高的塑性和韧性，这对于密集冷却工艺的工业应用非常重要。
作者：裴新华 单位：梅山钢铁公司技术中心
