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P作为固溶强化元素,在传统TRIP钢中适量添加有很好的应用效果,但是在中锰TRIP钢中添加后却有显著的恶化现象。因此,探究钢中P元素的分布情况是优化中锰TRIP钢成分设计的一个主要研究方向。本文以不同Nb含量的热轧态0.2C-5MnTRIP钢为试验材料,采用不同制度的热处理方法研究中锰TRIP钢中P偏聚的行为。利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)和电子背散射衍射(EBSD)等研究方法,对试验钢中P的偏聚情况及含P析出相进行分析和研究。 试验表明,0.08P钢在经过650℃和750℃的不同退火处理及560℃的充分时效后显示出不同的P偏聚情况,其中650℃退火+时效的试样中P偏聚区呈散点状,弥散分布在视场内,比较容易观察到P偏聚;而750℃退火+时效的试样中P偏聚区呈狭长的带状分布,偏聚区集中而且数量少。在两种热处理温度下,都观察到P容易在碳化物附近偏聚,与碳化物析出相交叉富集。650℃和750℃均为试样临界区(铁素体+奥氏体)温度,同一温度下,经计算P在铁素体中的扩散系数是在奥氏体中的扩散系数的26倍,P更容易在铁素体晶界偏聚,但扩散系数不足以解释退火温度对于上述两种P偏聚情况的影响。 在经过650℃相同退火工艺及不同的时效处理(在500℃、550℃、600℃分别保温25~80h不等)后,相同的时效时间下,试验钢在550℃时效后都显示出比500℃处理试样更高的最大P偏聚量,而600℃基本观察不到含P析出相。相同时效条件下,利用FE-SEM结合EDS发现0.03Nb钢中的P偏聚量均低于0.08P钢的情况,这与利用TEM结合EDS发现的P偏聚情况正好相反,即0.08P钢中的P偏聚量高于0.03Nb钢。 由EBSD可知,试验钢的P偏聚区都位于晶界处。对经充分时效处理的试样P偏聚区的析出相进行EBSD菊池线分析发现,含P析出相主要为正交系的FeP相及MnxFe1-xP的(Fe、Mn)P固溶相,这与Fe-Mn-C-P系优势区图的计算结果一致。随着保温时间的降低,析出相出现正交系的FeP→Fe3P→Fe4P的相转变,即随着保温时间的延长,析出相中的P原子数增加。利用EBSD分析含Nb钢的P偏聚区,其析出相主要是有Mn固溶的正交晶系的NbMnP相。