钢铁研究学报

作者：刘浩楠^1,2, 徐东^1,3, 姚菲¹, 郑磊⁴, 张晓洋², 郑冰^1,3

单位：1.河北工程大学高品质冷镦钢技术创新中心,河北邯郸056038;；2.河北太行钢铁集团有限公司高校高端紧固件全流程应用技术研发中心,河北邯郸056305;；3.介子科技(河北)有限公司,河北邯郸056000;；4.河北普阳钢铁集团高韧性风塔钢工程研究中心,河北邯郸056305

关键词：20MnTiB钢,奥氏体晶粒长大行为,晶粒尺寸分布,晶粒长大模型,均匀性模型

基金：国家自然科学基金资助项目(U20A20272);河北省中央引导地方科技发展资金资助项目(246Z1009G);河北省高等学校科学技术研究资助项目 (CXY2023004);河北省省级科技计划资助基础研究专项概念验证资助项目(E2024402143)

对20MnTiB钢进行淬火工艺实验,研究加热温度、保温时间对奥氏体晶粒尺寸以及均匀性的影响,探究20MnTiB钢在加热温度(1 173~1 373 K)和保温时间(10~80 min)范围内的奥氏体晶粒长大行为;基于Beck、Hillert和Sellars模型,通过回归分析建立奥氏体晶粒长大模型。结合实验数据,拟合晶粒均匀性参数<i>ω</i>值,并构建奥氏体均匀性数学模型,预测20MnTiB钢奥氏体晶粒的均匀性。结果表明:20MnTiB钢在1 173~1 373 K的温度范围内,随加热温度的升高,晶粒长大速率由0.217 μm/K提升至0.467 μm/K,在10~80 min的时间范围内,随保温时间的延长,晶粒长大速率由0.25 μm/min减缓至0.16 μm/min;3种晶粒长大数学模型中,Sellars模型的预测精度最高,能较好地预测20MnTiB钢奥氏体晶粒尺寸,其中激活能<i>Q</i>和参数<i>k</i>分别为458 035 J/mol和4.51 × 10²¹;晶粒均匀度模型的预测值与实测值的平均相关系数<i>R</i>₂为0.972,能较准确预测晶粒度分布情况。此外,结合不同加热条件下的<i>ω</i>值与奥氏体晶粒度等值线图,可以得出需要控制晶粒度在指定范围内(如35~40 μm)的最佳保温温度和保温时间(即加热温度1 250 K,保温时间4 450~4 800 s),为获得均匀且细小的奥氏体晶粒度提供了指导。

来源：2025年第4期

《钢铁研究学报》期刊编辑部

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