针状铁素体钢

针状铁素体形态及其亚结构 

针状铁素体是由低取向差所分离出来的近似平行的板条铁素体所组成，板条之间为小角晶界，其形态细而长，长宽比 1/4~1/8，有类似于低碳板条马氏体的形貌。经测定针状铁素体的板条平均宽度随冷却速度的提高而减小，在中间淬火状态（B2）下，其平均板条宽度为 0.5 微米。针状铁素体内有4 较高的位错密度（1010~1011厘米-2），位错呈缠结或网格组态。这种缠结或存在节点的位错网格组态有利于使位错稳定而保持较高的位错密度。

板条铁素体的尺寸、位错密度及其结构形式是决定着钢强韧性的重要因素，故可以认为细小针状铁素体的高密度位错亚结构及其良好的位错组态是构成针状铁素体钢比多边形铁素体钢有较高强韧性的内在因素，同时高密度的位错亚结构又为第 2 相 Nb（CN）的沉淀形核提供了必要的位置条件。

针状铁素体的一个重要特点，是其伴生的碳化物形态远不如贝氏体组织那么规整，而且数量很小，以致难以鉴别出渗碳体的存在。因此，用光学金相显微镜观察，针状铁素体组织是杂乱无章的，难以辨认。其另一个特点，是针状铁素体不象贝氏体组织那样，存在明显的原始奥氏体晶界网络。因此，就避免了大角晶界所存在的沉淀物或夹杂偏析造成的脆性，从本质上赋予针状铁素体钢比贝氏体钢有较高的冲击断裂功和较低的脆性转变温度。针状铁素体是在控轧后连续过程中，在稍高于贝氏体转变温度区间的温度下，以切变和扩散的混合方式转变而成的非等轴铁素体相。因此，可把针状铁素体钢看做是在很低碳含量下的低碳贝氏体钢的延伸。

从广义上讲，针状铁素体应属于贝氏体范畴。

控轧低 C-Mn-Mo-Nb 钢的显微组织构成，是由针状铁素体、多边形铁素体、岛状的贝氏体、马氏体和马氏体-奥氏体及细小 Nb（CN）析出相的混合组织所组成。根据合金含量和控轧工艺参量的不同，各组织组成物的相对数量有所差别。控制轧制有细化晶粒、应变诱导Nb（CN）沉淀和促进分离型相变的作用。最佳力学性能的组织，是以针状铁素体为主（70%）的混合组织。

控轧低 C-Mn-Mo-Nb 针状铁素体钢的强韧性机制是通过在控轧过程中的相变和位错强化、晶粒细化、固溶强化、沉淀强化和亚晶强化而构成的。

控轧低 C-Mn-Mo-Nb 针状铁素体钢中的 M-A 相（5-10%）主要有三种类型：孪晶马氏体岛、位错马氏体岛和马氏体-奥氏体岛。M-A 相的存在，说明在针状铁素体转变过程除共格切变方式外，还伴随着碳的长程扩散过程。