过时效

时效温度超过正常时效温度

过时效是指当时效温度超过正常时效温度，也就是达到峰值硬度时的温度及时间，此时，材料内部的析出相开始长大，间距变大，宏观表现为材料的强度降低，塑韧性有所提高。

定义

铝合金强化

时效温度和时间的选择取决于对合金性能的要求、合金的特性、固溶体的过饱和程度以及铸造方法等。人工时效可分为三类 : 不完全人工时效 , 完全人工时效和过时效。不完全人工时效是采用比较低的时效温度或较短的保温时间 , 获得优良的综合力学性能 , 即获得比较高的强度 , 良好的塑性和韧性 , 但耐腐蚀性能可能比较低。完全人工时效是采用较高的时效温度和较长的保温时间 , 获得最大的硬度和最高的抗拉强度 , 但伸长率较低。过时效是在更高的温度下进行 , 这时合金保持较高的强度 , 同时塑性有所提高 , 主要是为了得到好的抗应力腐蚀性能。为了得到稳定的组织和几何尺寸 , 时效应该在更高的温度下进行。过时效根据使用要求通常也分为稳定化处理和软化处理。

双相钢强化

双相钢的组织主要由铁素体和马氏体组成，其强度与马氏体量成正比，具有屈服强度低、抗拉强度高、加工硬化能力强、总伸长率和均匀伸长率大、易冲压成形、良好的塑性和韧性匹配等诸多优点，从而成为现代汽车用钢板的重要组成部分。

冷轧双相钢通常利用连续退火机组生产，退火参数对其最终组织形貌和力学性能具有重要影响。快速冷却后组织特点决定了过时效温度的选取，这是双相钢中马氏体进行回火、综合提升力学性能的关键环节。不同过时效温度会对铁素体中固溶碳含量、马氏体分解程度、位错密度等产生不同的影响。因此，研究过时效温度对双相钢组织性能影响，制定合理退火工艺有着重要的意义。

工艺方案

采用真空炉冶炼得钢锭，将锭坯锻成厚45mm的热轧坯，其在1200℃保温2h 后，在二辊轧机上进行热轧，得到厚度为4 mm 的冷轧坯。冷轧坯经酸洗后轧成1mm 厚的薄板。在冷轧薄板上沿轧向取200mm×50mm 的矩形板料，作为模拟退火的标准试样。在盐浴炉中模拟连续退火试验，盐浴炉分为高温炉和低温炉，高温炉用来模拟两相区加热，低温炉用来模拟过时效处理。

鉴于盐浴试验的冷速不能精确控制，本试验缓冷段均采用空冷，通过对比不同缓冷时间来控制缓冷工艺；快冷段采用水喷快冷到室温，然后放进低温盐浴炉进行过时效处理。

连续退火工艺步骤为：加热到780℃保温145s，缓冷至700℃后快冷，从室温到500℃以不同的温度过时效处理，保温395s，随后空冷。退火后的钢板截取标准拉伸试样，在MTS810试验机上测定力学性能。取10mm×12mm 试样，进行扫描电镜观察，应用EBSD测定晶粒的取向差。

温度的影响

可以看出，退火后的双相钢由铁素体与马氏体组成，细小的岛状马氏体弥散分布在多边形铁素体基体上。在低温段(室温～275℃)过时效时，双相钢抗拉强度基本保持不变，对比未过时效处理的试样组织可发现，在此温度区间过时效处理的铁素体和马氏体两相变化不大，硬相马氏体岛变化很小且浮突效应较明显，具有清晰的亮白边圈。在该阶段只发生不均匀位错的重新排列和碳氮原子的偏聚，故而对双相钢抗拉强度影响不大。在275～500℃温度段，抗拉强度呈下降趋势，分析认为是由于铁素体的析出净化和马氏体的软化分解。随着过时效温度的升高，马氏体表面结构变得模糊，呈现纤维状结构，同时碳化物颗粒在晶界处析出并长大阻碍了位错的运动，使马氏体基体强度下降，抗拉强度降低。而屈服强度在350℃之前呈稳定的整体呈上升趋势，并在350℃时达到峰值，350℃以后，屈服强度有所下降。实验表明，试样在300℃以后过时效，均产生了屈服效应。用EBSD 对不同时效段双相钢显微结构进行分析。

通过室温和300℃过时效条件下的晶界取向，其中粗线条为大角度晶界，浅线条为小角度晶界。可以看出，室温时小角度晶界很多，而随过时效温度升高，小角度晶界显著减少，大角度晶界增多。在300℃过时效时，组织内部小角度晶界已基本消失。

在室温至350℃过时效，屈服强度呈上升趋势。这是由于材料形变时产生了大量的位错容易通过的小角度晶界，所以低温阶段的屈服强度较低。随过时效温度升高，小角晶界发生迁移合并，导致大角晶界增多，而大角晶界对位错的迁移有一定的阻止作用；同时分解的岛状马氏体、弥散分布在铁素体基体上，加剧了晶格畸变；回火过程中析出的细小碳化物钉扎了位错。综合上述三方面阐述，解释了此过时效温度段的屈服强度增加的现象。高于350℃过时效，出现屈服平台，屈服强度下降，主要是因为马氏体在高温回火下进一步发生了变化。在415℃过时效时，马氏体岛内结构发生变化，同时出现很多细小的碳化物颗粒；465℃过时效时，马氏体发生了明显的回复和再结晶，晶界更加清晰，且晶内的长程应力减少，故而双相钢屈服强度呈下降趋势。

钢在过时效温度超过350℃时，在单向拉伸实验中产生了屈服平台现象。屈服平台形成的原因可以归结为在变形的过程中, 材料的加工硬化和加工软化相抵消。材料变形时由于位错的塞积会发生加工硬化，而加工软化可能是由于柯氏气团造成的应力集中产生的，也可能是由于相变的应力松弛机制产生的。而该钢种在高温回火后产生屈服平台，认为主要由两方面的原因组成：一是铁素体的回复再结晶，降低了其内部的位错密度，同时也降低了可动位错的数量；其次主要是由于马氏体在高温下，内部析出了细小的渗碳体。其为415℃过时效的析出物形貌和能谱图，可见渗碳体钉扎住了其内部的可动位错，造成了后续成形过程中的可动位错大幅度减少，从而出现了屈服现象。

总结

(1) 在过时效低温段，双相钢抗拉强度呈平缓趋势，屈服强度呈上升趋势。

(2) 随着过时效温度升高，马氏体发生分解使双相钢抗拉强度和屈服强度都呈下降趋势。

(3) 最佳过时效温度以200～300℃为宜。

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