[科普中国]-带状组织

形成原因

金属材料在冶炼浇注后绝大部分要经过压力加工方可成为型材。但是，加工后的材料容易得到沿着变形方向珠光体和铁索体呈带状分布的组织，即形成带状组织。形成带状组织的原因大致有两种：

1、由成分偏析引起的带状组织

在低碳钢中，由于夹杂物的含量较多，加工变形后，夹杂物呈流线分布，当钢从热加工温度冷却时，这些夹杂物可作为先共析铁索体成核的核心，使先共析铁素体先在夹杂物周围生成，最后剩余奥氏体转变成珠光体，使先共析铁素体和珠光体呈带状分布，形成带状组织。这种带状组织很难用热处理的方法加以消除。

2、由于热加工温度不当引起的带状组织

在锻造时，热加工停锻温度位于两相区时（Ar1和Ar3之间），铁素体沿着金属流动方向从奥氏体中呈带状析出，尚未分解的奥氏体被割成带状，当冷到Ar1时，带状奥氏体转化为带状珠光体，如下图，这种组织可以通过正火或退火的方法加以消除。

带状组织的存在会使金属的力学性能呈各向异性，沿带状组织的方向明显优于其垂直方向。压力加工时易于从交界处开裂。对于需要后续热处理的零件，带状组织轻则会导致热变形过大，重者会造成应力集中，甚至出现裂纹。如果带状组织非常严重的话，正火是解决不了的，最好进行高温扩散退火，在1050℃以上加热，才能使碳原子扩散均匀，消除带状组织。1

带状组织消除手段带状组织一般可用热处理方法加以消除。对于高温下能获得单相组织的材料，带状组织有时可用正火来消除。而因严重的磷偏析产生的带状组织必须用高温扩散退火及随后的正火加以改善。具体消除手段如下：

1、由成分偏析引起的带状组织，即当钢中含有磷等有害杂质并压延时，杂质沿压延方向伸长。当钢材冷至Ar3以下时，这些杂质就成为铁素体的核心使铁素体形态呈带状分布，随后珠光体也呈带状分布。这种带状组织可以通过电渣重熔、增大结晶速度来消除。

2、由热加工温度不当引起的带状组织，即热加工停锻温度于二相区时（Ar1和Ar3之间），铁素体沿着金属流动方向从奥氏体中呈带状析出，尚未分解的奥氏体被割成带状，当冷却到Ar1时，带状奥氏体转化为带状珠光体。这种组织可通过提高终轧温度、增大锻造比或扩散退火、正火的方法来改善或消除。

3、成分偏析引起的带状组织很难用热处理的方法加以消除。通常正火能够在一定程度上减轻这种偏析，一般情况下通过正火能将偏析纠正到允许级别。如果带状组织严重，可以多次正火改善。最可靠的方法是先高温扩散退火，接着再来一次正火，这样可以达到完全消除带状组织的效果，但是这样成本会很高，对于钢板来说受表面质量的限制，难以实现。2

带状组织评定在经热加工后的亚共析钢显微组织中，铁素体与珠光体沿压延变形方向交替成层分布的组织，称为带状组织。带状组织使钢材的力学性能产生各向异性，即沿着带状纵向的强度高、韧性好，横向的强度低、韧性差。此外，带状组织的工件热处理时易产生畸变，且使得硬度不均匀。

1、常用标准

GB/T 13299-19 91《钢的显微组织评定方法》。

上述标准适用范围：低碳、中碳钢的钢板、钢带和型材。

2、带状组织评定方法

评定珠光体钢中的带状组织，要根据带状铁素体数量，并考虑带状贯穿视场的程度、连续性和变形铁素体晶粒多少确定。上述标准按钢材碳的质量分数分为A、B、C三系列，每系列中按偏析程度分为0～5级，5级最严重，由试样100倍视场的相应图片对照评定。各系列、各级别对应的带状组织特征见下图：3