铌微合金化对高铁车轮钢奥氏体形核和长大的影响

　　高铁车轮用钢是碳质量分数为0.5%左右的中碳钢，提高其韧性一直是研究的重点。对车轮钢韧性的研究表明，车轮钢的断裂韧性正比于(铁素体体积分数)1/3/(奥氏体晶粒尺寸)1/2。可见，细化奥氏体尺寸，调控铁素体-珠光体比例是提高中碳钢韧性的关键。高铁车轮采用锻轧成型后正火（踏面喷水加速冷却）＋回火的特殊热处理工艺。锻轧态组织、正火（奥氏体化）温度、车轮踏面喷水工艺对最终的组织和性能有重要影响。 　　科研工作者针对碳质量分数为0.47%中碳高铁车轮钢，研究了铌微合金化对前驱体为铁素体-珠光体的组织发生奥氏体逆相变的影响。结果表明，铁素体-珠光体钢的逆相变是一个由碳原子扩散控制的过程，奥氏体优先在珠光体内的铁素体与渗碳体（α/Fe3C）片层界面处形核，并且沿平行于珠光体片层方向的长大速率比垂直于珠光体片层方向更快。含铌车轮钢细化的珠光体组织可以提高奥氏体的形核率，有利于细化奥氏体晶粒。 　　随着再加热温度的提高，含铌车轮钢的奥氏体混晶温度（960℃）比不含铌的钢高80℃，因此通过铌微合金化可扩大再加热奥氏体化温度窗口。结合Thermal-Calc热力学计算和透射电镜分析，铌在中碳钢中主要以析出物的形式存在，析出钉扎作用是其细化奥氏体晶粒、推迟混晶现象出现的主要机制。