两相区

材料科学与工程学名词

低碳钢在（α+γ）两相区热轧变形，在部分铁素体晶粒沿轧制方向伸长的过程中，通过动态回复形成的亚晶保持等轴状生长以及织构强化，使得低碳钢的强度大幅提高而且韧性不降低。一方面，两相区的轧制温度较低，材料在剧烈变形过程中没有发生再结晶的铁素体晶粒内部的位错密度增加，材料的强度通过位错强化的方式得以提升；另一方面，部分再结晶铁素体晶粒尺寸细小，细晶强化可以达到提高强度却不降低韧性的效果。

简介

两相区（two-phase area）

两相的化学成分可由通过两相区域的恒温线的两端点来决定。在150℃取80Pb-20Sn的软焊料，如图1所示，α相的化学成分为10 w/o锡和90w/o铅，β相的化学成分几乎为100w/o的锡。由图1上其他恒温线可以看出在任一温度下Pb-Sn合金的两相化学成分。

以上简单步骤的依据乃是因为在150℃时锡在α相中的溶解限度为10w/o，而我们的合金有20w/o锡超过了溶解限度。因此，α相因锡而饱和并且额外的锡存在于β相中。反之，铅在β相中的溶解限度要小于1w/o；因此，几乎所有的铅都必须在非β相中——明确言之，是在α相中。

两相区控制轧制

（γ+α）两相区控制轧制是广义控制轧制范畴的轧制方法：过去的控制轧制是指：（1）通过γ再结晶区的轧制，使奥氏体晶粒细化和；（2）通过γ末再结晶区轧制，使奥氏体晶粒伸长和在其内部产生变形带，增加γ→α转变时α相的成核位置，使α细化的方法来改善钢材强韧性能的轧制方法。但在实际生产中往往需要把轧制的终了温度延续到（γ+α）两相区温度区间。这可能有两种情况，一是根据钢坯工艺性能和产品的使用性能的要求或产品精度的要求，要求钢的终轧温度在（γ+α）两相区温度区间；二是在γ区控轧时，由于轧制温度低和加工诱发相交使γ→α相变的温度上升，使轧制变为（γ+α）两相区轧制。从这种意义上来讲，两相区控制轧制也可以说是广义的控制轧制的一个阶段。此外，两相区控制轧制与γ单相区轧制相比较，在钢材的强韧性能上也有很大的变化。采用两相区控制轧制可使钢材的强度指标有更大的提高，低温韧性有更大的改善。

图2为（γ+α）两相区控轧时的加热、轧制图，图2中c是最常见的一种。整个轧制过程是由γ再结晶区轧制、γ未再结晶区轧制和（γ+α）两相区轧制所组成。对某些不必通过高温加热使碳氮化物溶解的钢来说，采用图2中d所示的低温加热使γ晶粒细化的过程是有效的。因为高温加热时使粗大的γ晶粒通过轧制再结晶来细化在应用上是有限的，所以一般来讲采用低温加热可使γ晶粒更为细小。

在两相区轧制的钢板强度和韧性变化取决于轧制温度和压下量相互影响的结果。在两相区的高温区进行轧制，韧性比在单相奥氏体区轧制时好，达到最佳。但是随着两相区终轧温度的降低，钢的韧性恶化。

两相区脆化

两相区脆化也可以认为属于高碳马氏体岛脆化性质。

由于在AC1～AC3间不完全重结晶，铁素体不发生变化，只有珠光体进行奥氏体化，而转变为富碳奥氏体。同时由于焊接过程中加热时间非常短促，也影响到碳化物的溶解和奥氏体的均匀化。当冷却较快时，且奥氏体稳定性较大（如合金元素含量较高）时，含碳较高的奥氏体就可能直接转变为高碳马氏体。这就出现了特殊的高碳马氏体与铁素体混合组织。若冷却速度更快，还会由于珠光体中的Fe3C来不及向珠光体中的铁素体溶解，而形成碳浓度更高的奥氏体，急冷后就会出现高碳马氏体和高碳残余奥氏体，也可称此为M-A组元。

这样，在急热与急冷条件下，在两相区中不平衡的不完全重结晶，即使低碳钢，也可能由珠光体部分形成高碳马氏体。例如，低碳钢薄板点焊时就可能出现这种情况。

两相区的变形行为

非再结晶区变形突破了再结晶区变形所能得到的γ晶粒尺寸极限。但当压下率达到60～70%时，非再结晶区变形而产生的晶粒细化也会达到某一极限值。这个极限则只有通过两相区的变形才能突破。除晶粒细化外，两相区变形对微观组织和力学性能具有本质不同的影响。

为了解两相区变形效果，必须弄清楚下面两个问题：1）一定变形程度下，性能随变形α体积百分数的变化关系；2）变形α体积百分数一定时，性能与变形程度的关系。图3（a）和（b）分别给出了普碳钢和含铌钢的屈服强度、拉伸强度及韧性与两相区变形量的关系，其中变形程度是在。体积百分数一定的条件下变化的。随着变形量的增加，屈服强度和拉伸强度增加，50%剪切断裂转变温度（FATT）和冲击功下降。变形开始阶段强度迅速升高，随后缓慢增加。含铌钢比普碳钢屈服强度和拉伸强度增加的幅度要大。这是因为，含铌钢中的碳氮化铌有效地延迟了再结晶，从而产生了明显的控制轧制效应。

图3标出了两相区变形引起的微观组织变化。 γ区变形仅产生由低位错密度等轴α晶粒组成的微观组织（图3（a）和（b））；两相区变形则能生成一种混合晶粒组织，这种晶粒组织包含有等轴。晶粒和光学显微尺寸量级的“冷加工”晶粒和（或）多边形晶粒和电子显微尺寸量级的亚晶粒。变形γ转变为多边口晶粒，而变形。则依赖于回复程度而转变戍胞状组织和（或）亚晶粒。在变形。中，再结晶进行得非常缓慢，并且产生了胞状组织和（或）亚晶粒。这是因为碳氮化铌和（或）碳氮化钒应变诱发沉淀的析出使亚晶界网趋干稳定化。假定轧制变形期间，γ→α相变于未回复的位错亚结构上发生，那么，新形成的α晶粒很快和已存在的。晶粒紧密接触，不能进一步长大。变形γ和α之间的这种相互作用使得α晶粒尺寸进一步减小。

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