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以低碳Si-Mn 汽車用雙相鋼為研究對象，研究了回火溫度與回火時間對雙相鋼組織與力學性能的影響。結果表明：相對于回火時間，回火溫度對力學性能與組織的影響較大。通過適宜的熱處理制度，冷軋雙相鋼可獲得良好的強塑性結合。
隨著汽車工業的快速發展，對新一代汽車用鋼提出了越來越高的要求，通過控制亞穩奧氏體相變和多相組織的形成，實現高強度化、超高強度化和高塑性化，從而保證汽車輕量化和提高碰撞安全性是其重要的發展方向。近年來，雙相鋼由于優良的綜合性能而廣泛受到科研工作者的關注并成功在汽車工業中快速應用。目前的研究結果表明，對雙相汽車用鋼進行回火或時效處理后，汽車用鋼的綜合力學性能可以得到很好地改善，然而研究大多集中在Si-Mn 元素含量較高的雙相鋼中，由于冷軋變形后晶粒較細，水淬冷卻后雙相析出動力大，與其他雙相鋼的回火或時效處理對性能的影響有一定的差異。本文的目的也在于通過研究低碳Si-Mn雙相鋼在不同熱處理制度下的組織與力學性能變化，以期更好地為高強汽車用鋼的發展與推廣應用提供必要的參考。
1、實驗材料與方法
實驗原料采用國內用量較大的某公司生產的低碳Si-Mn 冷軋雙相鋼，厚度為1.2mm，其化學成分見表1。
表1 實驗用鋼的化學成分(質量分數，%)
實驗用鋼經鍛造和熱軋后再進行冷軋，酸軋出口厚度1.2mm，軋制變形量約68%。試驗所用材料都為沿平行軋向方向取自軋板中部，回火熱處理在通有惰性保護氣體的電爐中進行，回火溫度分別為50、100、200、300、400、500 和600℃，保溫時間分別為2、4、6、8 和10min。保溫處理后取出樣品，試樣出爐后迅速放入室溫靜水中冷卻至室溫。
金相試樣經取樣→磨制→拋光→浸蝕等幾個步驟。試樣取長為10mm 左右，采用砂輪切割后用砂輪及粗細砂紙磨平、用拋光機加金剛石研磨膏拋光，用4%的硝酸酒精溶液腐蝕后在OLYMPUS 金相顯微鏡上觀察不同熱處理制度下顯微組織的變化，拉伸力學性能采用標距為50mm 的板狀拉伸試樣，試樣截取按平行軋制方向截取，在MTS810萬能拉伸機上進行拉伸試驗，對各組試樣進行常溫拉伸試驗，得到屈服強度、抗拉強度、斷后伸長率等性能指標。
2、實驗結果與分析
2.1、回火溫度對鋼板力學性能的影響
圖1 為不同回火溫度保溫10 min 后的試樣的拉伸力學性能的變化曲線。可以看出，冷軋后進行較低溫度的回火，試樣具有很高的抗拉強度與屈服強度，但伸長率較低，僅為6%。隨回火溫度的升高，試樣的抗拉強度與屈服強度呈逐漸降低的趨勢，而伸長率逐漸上升。在回火溫度為200～300℃時，試樣的力學性能發生了較為顯著的變化，試樣屈服強度下降明顯，之后進入平穩下降的趨勢。在50～600℃回火過程中，抗拉強度降低幅度約為45%，屈服強度降低幅度約為34%，伸長率上升幅度最大，為前者的4 倍。
2.2、回火時間對板材力學性能的影響
由圖1 與圖2 可看出，試樣在300℃回火保溫10min 后，具有較高的屈服強度與抗拉強度，同時具有良好的塑性，屈強比也保持在一個較低的水平。因此，熱處理網(http://rechuli.chvacuum.com/)認為選取回火溫度為300℃，對試樣進行了不同保溫時間下對試樣力學性能的影響的測試，結果如圖3所示。可看出，隨回火時間的延長，試樣的抗拉強度與屈服強度緩慢降低，而伸長率逐漸增加。力學性能變化較為明顯的階段發生在發生在回火2～4 min階段，之后抗拉強度與屈服強度進入一個較為平緩的變化過程。
2.3、板材的顯微組織
圖4 為不同熱處理制度下的試樣的金相顯微組織。酸軋熱處理后的試樣為明顯的馬氏體和鐵素體雙相組織，見圖4(a)，可以看出，試樣的組織比較均勻，其中白色部分為馬氏體組織，灰色的部分為鐵素體組織，在整個晶粒中呈網狀連接，經過馬氏體百分含量的定量檢測，該試樣中的馬氏體百分含量約為26%。
在300℃回火，相對于未回火處理的圖4(a)，在回火2min 內，雙相組織沒有發生基本變化，隨保溫時間的進一步延長，至保溫10 min 時，馬氏體表面開始逐漸淡化模糊，但是總體上保持著雙相組織的形態；隨回火溫度的升高，馬氏體島開始分解，白色的馬氏體相內開始出現滲碳體組織，當溫度升高至600℃時，馬氏體島組織已經基本消失，晶粒內部比較干凈。
圖4 不同熱處理制度下的金相顯微組織
2.4、分析與討論
實驗用低碳Si-Mn 雙相鋼由于合金化元素含量較高，使得酸軋后雙相鋼具有較高的抗拉強度與屈服強度，由于冷軋變形量較大(68%)，板材的伸長率較低。通過不同的回火熱處理調控，可以在適當的熱處理制度下取得較好的強塑性組合，例如300℃保溫10min。
雙相鋼在不同熱處理制度處理后，金相顯微組織發生了不同程度的變化。在較低溫度下回火，組織中的馬氏體與鐵素體組織不會發生明顯變化，對應于力學性能上則體現為試樣的抗拉強度與屈服強度以及伸長率的變化，在回火過程中，冷軋狀態下的鐵素體組織中大量不均勻位錯將發生重新排列，馬氏體組織開始逐步軟化分解，也即是發生硬相分解過程。溫度越高，則試樣的強度越低，而伸長率愈高。如果回火溫度過低，例如300℃以下回火，馬氏體島組織變化很小，力學性能與組織的變化都較小。當回火溫度超過300℃，伴隨著位錯減少和馬氏體分解，屈服強度下降幅度較大，因此出現了如圖2 所示的屈強比的一個低值。之后隨著溫度繼續升高，馬氏體分解逐漸加劇并趨于完成，抗拉強度與屈服強度都出現明顯下降，而伸長率大幅度上升。
3、結論
(1) 隨回火溫度的升高，試樣的抗拉強度與屈服強度逐漸降低，而伸長率逐漸升高。在200～300℃回火，力學性能的變化較為顯著。
(2) 隨回火時間的延長，試樣的抗拉強度與屈服強度緩慢降低，而伸長率逐漸增加。力學性能變化較為明顯的階段發生在發生在回火時間4min 內。
(3) 酸軋后的試樣為馬氏體和鐵素體雙相組織，較低溫度下不同回火時間處理，試樣保持著雙相組織的特征。隨退火溫度的進一步上升，馬氏體組織逐漸軟化分解，至600℃回火時，馬氏體組織消失。
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China(Guangzhou)Int’l Heat Treatment, Industrial Furnace Exhibition
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實驗用低碳Si-Mn 雙相鋼由于合金化元素含量較高，使得酸軋后雙相鋼具有較高的抗拉強度與屈服強度，由于冷軋變形量較大(68%)，板材的伸長率較低。通過不同的回火熱處理調控，可以在適當的熱處理制度下取得較好的強塑性組合，例如300℃保溫10min。
雙相鋼在不同熱處理制度處理后，金相顯微組織發生了不同程度的變化。在較低溫度下回火，組織中的馬氏體與鐵素體組織不會發生明顯變化，對應于力學性能上則體現為試樣的抗拉強度與屈服強度以及伸長率的變化，在回火過程中，冷軋狀態下的鐵素體組織中大量不均勻位錯將發生重新排列，馬氏體組織開始逐步軟化分解，也即是發生硬相分解過程。溫度越高，則試樣的強度越低，而伸長率愈高。如果回火溫度過低，例如300℃以下回火，馬氏體島組織變化很小，力學性能與組織的變化都較小。當回火溫度超過300℃，伴隨著位錯減少和馬氏體分解，屈服強度下降幅度較大，因此出現了如圖2 所示的屈強比的一個低值。之后隨著溫度繼續升高，馬氏體分解逐漸加劇并趨于完成，抗拉強度與屈服強度都出現明顯下降，而伸長率大幅度上升。
3、結論
(1) 隨回火溫度的升高，試樣的抗拉強度與屈服強度逐漸降低，而伸長率逐漸升高。在200～300℃回火，力學性能的變化較為顯著。
(2) 隨回火時間的延長，試樣的抗拉強度與屈服強度緩慢降低，而伸長率逐漸增加。力學性能變化較為明顯的階段發生在發生在回火時間4min 內。
(3) 酸軋后的試樣為馬氏體和鐵素體雙相組織，較低溫度下不同回火時間處理，試樣保持著雙相組織的特征。隨退火溫度的進一步上升，馬氏體組織逐漸軟化分解，至600℃回火時，馬氏體組織消失。
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