2024年4月17日发(作者：焦蔚)
夹杂物及组织对FB780高扩孔钢扩孔性能的影响
洪巨锋;刘俊亮;庞厚君;王国栋
【摘 要】采用扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS)技术对FB780高扩孔钢热
轧卷头尾部扩孔样品进行断口形貌观察及成分分析.结果表明,夹杂物作为显微空穴
的优先形核点,将对材料的扩孔性能产生不利影响;采用INCA Feature夹杂物自动
分析方法对两样品截面夹杂物成分、尺寸、面积进行统计,结果表明,由于浇注过程
的差异,头部样品在夹杂物尺寸、面积分数上均高于尾部样品,这些夹杂物将在扩孔
过程中作为裂纹萌生源而影响材料的扩孔性能;采用电子背散射衍射(EBSD)技术对
两样品中铁素体相及贝氏体相进行相分布统计,结果表明,由于尾部样品具有更高的
铁素体含量,且组织分布更为均匀,从而改善了材料的塑性、韧性及扩孔性能.
【期刊名称】《冶金分析》
【年(卷),期】2016(036)001
【总页数】7页(P29-35)
【关键词】扩孔性能;电子背散射衍射;夹杂物;微观组织;扫描电子显微镜;能谱
【作 者】洪巨锋;刘俊亮;庞厚君;王国栋
【作者单位】宝山钢铁股份有限公司,上海201900;宝山钢铁股份有限公司,上海
201900;宝山钢铁股份有限公司,上海201900;宝山钢铁股份有限公司,上海
201900
【正文语种】中 文
近年来，随着汽车行业的发展，高质量、高强度、低成本、轻量化及成形性能好的
汽车用钢板材料的需求日益增大。热轧双相钢因其具有高强度、高初始加工硬化率、
低屈强比及强度和韧性良好配合等优点，是目前应用最多的汽车用先进高强度钢种
之一[1-2]。其中，铁素体/贝氏体(FB)钢因其能够很好地兼顾强度和延伸性的矛盾
与平衡，并且其焊接、疲劳及扩孔性能良好，因此得到了广泛的关注[3]。然而，
随着高扩孔钢使用的日益广泛，用户对高扩孔钢强度不断提出更高的要求，现有的
440/590 MPa高扩孔钢已经无法满足用户的提高使用寿命、降低零件质量的要求，
因此，越来越多的车型开始采用780 MPa级别的热轧酸洗版生产汽车底盘件(如
控制臂)，通过提高强度以达到轻量化的目的。
扩孔性能作为一项成形性能指标，反映的是在扩孔过程中钢板抵抗因孔缘局部伸长
变形过大而在垂直于孔缘方向上引起局部开裂的能力。对于抗拉强度介于450
MPa和1 000 MPa之间的汽车覆盖件和结构件的冲压成形，除了对钢板的伸长率、
加工硬化值等指标的要求外，还需要具备较好的扩孔性能[4]。然而，目前用户在
使用780 MPa强度级别的高扩孔钢进行翻边成形时，其扩孔率波动较大，出现了
不同程度的翻边开裂现象，因而造成较大损失。本文基于以上背景，以FB780高
扩孔钢为研究对象，从组织、夹杂物等方面对不同扩孔率样品进行了全面的分析，
得到了不同扩孔率下材料的组织、夹杂物等方面的差异，从而为改善FB780高扩
孔钢扩孔性能提供了依据。
1.1 主要仪器及工作参数
JEOL 6490扫描电镜(日本电子株式会社)：加速电压，20 kV；工作距离，10 mm。
LEICA DM6000M光学显微镜(德国徕卡光学仪器有限公司)。ULtra55 Zess场发
射扫描电镜(德国蔡司公司)：加速电压，15 kV；工作距离，8.5 mm。INCA
Feature夹杂物自动分析软件(牛津仪器有限公司)：放大倍数，500倍；最小特征
物检测长度，0.5 μm；能谱时间，5 s；分辨率，1 024×768 ；区域，2 mm×10
mm。Nordlys EBSD探头(牛津仪器有限公司)：放大倍数，1 000 倍；步长，
0.15 μm。
1.2 实验材料
本实验采用的材料为牌号FB780的热轧板，其化学成分列于表1。试样选取部位
分别为热轧卷的头部和尾部，其中，头部试样对应浇注过程中最后一块板坯的尾部，
而尾部试样则对应浇注过程中最后一块板坯的头部，如图1所示。之后将试样加
工成150 mm×150 mm扩孔试样，试样中间预制直径10 mm的冲孔，在600
kN液压成型试验机上进行试验，直至预制冲孔边缘有明显的穿透裂纹为止，冲孔
试样如图2所示，两样品的扩孔率列于表2。
1.3 实验方法
分别在开裂位置取样以及沿轧制方向取样并制成金相试样进行后续试验，取样位置
如图2所示。采用扫描电镜对开裂位置进行形貌观察和成分分析；采用光学显微
镜对样品进行微观组织观察；采用夹杂物自动分析软件对夹杂物进行统计分析；采
用EBSD方法对样品进行相分析，测试区域为样品厚度方向中心位置。
2.1 开裂处扫描电镜形貌观察及成分分析
将头尾部样品开裂处打开，采用扫描电镜对断口进行形貌观察和成分分析，结果如
图3所示。从图3可以看出：两件样品断口均呈韧窝形貌，且这些韧窝大小不一，
仔细观察发现，在大韧窝中存在多边形夹杂物，经能谱分析后确定主要为含Ti类
夹杂物。由于这些含Ti类多边形夹杂物与基体弹塑性的差异，因此，在塑性变形
过程中，这些尺寸较大的夹杂物往往优先作为韧窝的核形成显微空穴并随塑性变形
的进行逐渐长大，当显微空穴长大到一定程度后，由于塑性变形的持续进行，一些
较小夹杂物或基体处也开始形成显微空穴，与先前形成的显微空穴在长大过程中发
生连接，产生大小不一的韧窝形貌[5]。从断口韧窝形貌可以看出，夹杂物作为显
微空穴的优先形核点，将对材料的扩孔性能产生不利影响。
2.2 夹杂物对扩孔性能的影响
通过2.1节断口形貌及成分分析已经初步得出夹杂物对材料的扩孔性能将产生不良
影响，然而，仅从夹杂物成分分析结果，还不能得出头尾部样品扩孔率差异与夹杂
物之间的关系，因此，需要对夹杂物数量、尺寸等方面信息进行进一步统计分析。
图4为两件样品的夹杂物形貌与分布图。从图4可以看出：样品表面均分布有大
量的夹杂物，且以多边形TiN为主。为了对这些夹杂物进行数量、尺寸、成分的
统计，实验采用能谱携带的INCA Feature夹杂物自动分析软件对其进行分析。经
INCA Feature软件对夹杂物信息进行采集后，对测得的每个夹杂物进行成分观察
分析后发现，夹杂物主要成分为Ti、N、Ca、Si、Al、S、O，且绝大多数夹杂物
中Si、Al为同时出现，而Ca主要以CaO、CaS形式出现，同时，在对夹杂物形
貌及成分的观察中发现，绝大多数夹杂物均为含Ti类夹杂，其存在形式以Al、Si、
Ca等形核，外面包覆TiN的复合类夹杂，或是纯的TiN夹杂，图5即为较典型的
由Al、Ca形核，外面包覆TiN的复合夹杂。因此，将这些夹杂物以三元相图的方
式进行分类，结果如图6所示。从图6中可以明显发现两个样品在夹杂物成分方
面的差异，其中，头部样品中Al、Si、Ca含量较高的复合TiN夹杂明显多于尾部
样品，而尾部样品则主要为Ti含量较高的TiN夹杂。为了更明显的显示这两者的
差异，对图6中两个三元相图进行区域划分，即：以相对含Ti量50%(定义纯的
TiN为相对含Ti量100%)为界，分为相对含Ti量50%～100%的左区域及相对含
Ti量小于50%的右区域，如图中黑线所示。之后，对夹杂物进行尺寸、数量、面
积分类统计，统计结果如表3所示。
从表3中可以明显看出这两个区域的区别。对比相对含Ti量小于50%的区域(即
三元相图黑线右侧区域)可以发现，无论是夹杂物的面积、等效圆直径值及占总测
试面积的百分比，两个样品均差别不大，即元素含量的差异在这个区域并没有造成
夹杂物在面积、尺寸方面的差异，而这个区域元素含量的差异又与浇注过程有关；
由于头部样品对应浇注最后一块板坯的尾部，即钢包底部，而钢包底部往往更容易
富集氧化物系夹杂，如Al2O3、SiO2、CaO等夹杂[6]，并且在之后的冷却过程中
成为TiN的形核点，因此，头部样品形成了较多的Al、Si、Ca含量较高的含TiN
复合夹杂。对比相对含Ti量50%～100%的区域可以发现，虽然在夹杂物数量上，
尾部样品约为头部样品的两倍，而在夹杂物面积、等效圆直径及占总测试面积百分
比上，头部样品均远高于尾部样品，因此，两个样品的差异主要存在于Ti含量相
对较高的夹杂物尺寸上，而这又与浇注过程密不可分；在浇注末端，浇注速度减慢，
造成板坯尾部冷速较慢，从而导致夹杂物长大，因此造成样品头部和尾部含Ti类
夹杂物在尺寸方面的差异。
夹杂物在韧性断裂中起着重要作用，在形变过程中，夹杂物周围形成越来越大的应
力，从而使夹杂物与基体界面脱开而产生微裂纹，随着变形的不断进行，微裂纹发
展成为孔洞以致最后相邻孔洞互相连接而导致材料开裂[7]，因此大而集中的夹杂
物对钢的性能非常有害。从上面的统计结果可以得出，头部样品中夹杂物的尺寸和
面积均高于尾部样品，从而对材料的扩孔性能产生更加不利的影响。
2.3 组织差异对扩孔性能的影响
图7为头尾部纵截面样品经4%硝酸酒精溶液浸蚀后的金相组织形貌，拍摄位置为
厚度中心处，样品组织为铁素体+粒状贝氏体。从图7可以发现：头部样品其组织
有呈条带状分布的趋势，碳化物分布较不均匀；相反，尾部样品组织分布均匀，且
对比500倍下金相组织可以发现，头部样品碳化物含量更高。
为了进一步对比这两者的差异，对这两件样品进行EBSD相分析。由于铁素体和
贝氏体具有相同的晶体结构，因此用EBSD来区分铁素体和贝氏体是比较困难的。
然而可以通过对样品衍射花样中衍射带边缘清晰度的指标化(Band Slope)较好的
区分这两相，虽然这个结果与两相的真实含量会略有差异，但通过对两个样品设置
同一个Band Slope参数来比较两样品中两相含量的差异是可行的。图8为通过
设置适当的Band Slope参数后得到的两相相对含量及分布结果，其中1为铁素
体，2为贝氏体。对于头部样品，铁素体质量分数为69%，贝氏体为31%；对于
尾部样品，铁素体质量分数为78%，贝氏体为22%。从统计结果可以看出，尾部
样品铁素体含量更高，且两相分布较均匀。 当扩孔过程中产生的拉应力达到一
定程度后，在材料内部如夹杂、析出相等处将出现局部不协调变形，从而产生显微
空穴，并且随着变形过程的不断增加，显微空穴之间的间隔开始形成缩颈并随变形
而发展，当间隔断裂后，相邻孔洞贯通直至出现微裂纹，从而实现裂纹的扩展。当
裂纹在扩展过程中遇到贝氏体时，由于贝氏体的强度足以抵抗作用在裂纹尖端的局
部应力，使裂纹扩展受到阻碍，导致裂纹扩展转向，通过铁素体贝氏体界面并剪断
铁素体进行扩展[8-9]。研究表明，在切向应力作用下，大部分铁素体沿垂直于裂
纹方向被显著拉长，表明当裂纹扩展在铁素体/贝氏体钢中进行时，强度较低的铁
素体相在裂纹尖端应力场的作用下会产生较大的塑性变形，减弱了裂纹尖端的局部
应力集中，使裂纹尖端发生钝化，从而阻止裂纹的扩展，改善了钢的塑性和韧性
[10]。由于尾部样品一方面具有更高的铁素体含量，另一方面，组织分布更均匀，
因此，能够改善材料的塑性和韧性，也能够提高材料的扩孔性能，因此，相比头部
样品，尾部样品的扩孔率较高。
(1)夹杂物在扩孔过程中将作为显微空穴的优先形核点，将对材料的扩孔性能产生
不利影响。
(2)统计结果表明，头部样品的夹杂物尺寸、面积均为尾部样品的2倍左右，因此，
更容易在扩孔过程中作为裂纹萌生源而影响材料的扩孔性能。
(3)尾部样品由于具有更高的铁素体含量，且组织分布更为均匀，从而材料的塑性、
韧性及扩孔性能均得到改善。
【相关文献】
[1] Kumar A,Singh S B,Ray K nce of bainite/martensite-content on the tensile
properties of low carbon dual-phase steels[J].Mater. Sci. Eng.,2008,474(A):270-282.
[2] Hyun D I,Oak S M,Kang S S,et tion of hole flange ability for high strength steel
plates[J].Journal of Materials Processing Technology,2002,130-131(20):9-13.
[3] 康永林,孙建林.高强度薄钢板研究的新进展及其在汽车上的应用[J].钢铁,2002,37(5):65-70.
KANG Yong-lin,SUN pment of high strength steel sheets and their
application to automobile industry[J].Iron and Steel,2002,37(5):65-70.
[4] 张建苏.热轧高强度高扩孔钢研究在宝钢的发展[C]//第八届中国钢铁年会论文集.北京:中国金属
学会， 2011.
[5] 姜锡山,赵晗.钢铁显微断口速查手册[M].北京:机械工业出版社,2010:9.
[6] 宋维锡.金属学[M].北京:冶金工业出版社,1989:272-273.
[7] 白映林,周英豪,何勇,等.浅析硬线钢中非金属夹杂物[J].中国新技术新产品(China New
Technology and Products),2010(23):81.
[8] 杨玉英.大型薄板成型技术[M].北京:国防工业出版社, 1996.
[9] Xu P G, Fang H S, Bai B Z,et duplex microstructure of grain boundary
allotriomorphic ferrite/granular bainite[J]. & Steel Res.,Int.,2002,9(2):33-38.
[10] 蔡明晖,丁桦,张建苏,等.经济型铁素体/贝氏体高扩孔钢的组织与性能[J].钢铁,2008,43(8):77-85.
CAI Ming-hui,DING Hua,ZHANG Jian-su,et al. Microstructure and properties of
ferrite/bainite dual-phase steels with high hole-expanding ratio[J].Iron and
Steel,2008,43(8):77-85.
2024年4月17日发(作者：焦蔚)
夹杂物及组织对FB780高扩孔钢扩孔性能的影响
洪巨锋;刘俊亮;庞厚君;王国栋
【摘 要】采用扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS)技术对FB780高扩孔钢热
轧卷头尾部扩孔样品进行断口形貌观察及成分分析.结果表明,夹杂物作为显微空穴
的优先形核点,将对材料的扩孔性能产生不利影响;采用INCA Feature夹杂物自动
分析方法对两样品截面夹杂物成分、尺寸、面积进行统计,结果表明,由于浇注过程
的差异,头部样品在夹杂物尺寸、面积分数上均高于尾部样品,这些夹杂物将在扩孔
过程中作为裂纹萌生源而影响材料的扩孔性能;采用电子背散射衍射(EBSD)技术对
两样品中铁素体相及贝氏体相进行相分布统计,结果表明,由于尾部样品具有更高的
铁素体含量,且组织分布更为均匀,从而改善了材料的塑性、韧性及扩孔性能.
【期刊名称】《冶金分析》
【年(卷),期】2016(036)001
【总页数】7页(P29-35)
【关键词】扩孔性能;电子背散射衍射;夹杂物;微观组织;扫描电子显微镜;能谱
【作 者】洪巨锋;刘俊亮;庞厚君;王国栋
【作者单位】宝山钢铁股份有限公司,上海201900;宝山钢铁股份有限公司,上海
201900;宝山钢铁股份有限公司,上海201900;宝山钢铁股份有限公司,上海
201900
【正文语种】中 文
近年来，随着汽车行业的发展，高质量、高强度、低成本、轻量化及成形性能好的
汽车用钢板材料的需求日益增大。热轧双相钢因其具有高强度、高初始加工硬化率、
低屈强比及强度和韧性良好配合等优点，是目前应用最多的汽车用先进高强度钢种
之一[1-2]。其中，铁素体/贝氏体(FB)钢因其能够很好地兼顾强度和延伸性的矛盾
与平衡，并且其焊接、疲劳及扩孔性能良好，因此得到了广泛的关注[3]。然而，
随着高扩孔钢使用的日益广泛，用户对高扩孔钢强度不断提出更高的要求，现有的
440/590 MPa高扩孔钢已经无法满足用户的提高使用寿命、降低零件质量的要求，
因此，越来越多的车型开始采用780 MPa级别的热轧酸洗版生产汽车底盘件(如
控制臂)，通过提高强度以达到轻量化的目的。
扩孔性能作为一项成形性能指标，反映的是在扩孔过程中钢板抵抗因孔缘局部伸长
变形过大而在垂直于孔缘方向上引起局部开裂的能力。对于抗拉强度介于450
MPa和1 000 MPa之间的汽车覆盖件和结构件的冲压成形，除了对钢板的伸长率、
加工硬化值等指标的要求外，还需要具备较好的扩孔性能[4]。然而，目前用户在
使用780 MPa强度级别的高扩孔钢进行翻边成形时，其扩孔率波动较大，出现了
不同程度的翻边开裂现象，因而造成较大损失。本文基于以上背景，以FB780高
扩孔钢为研究对象，从组织、夹杂物等方面对不同扩孔率样品进行了全面的分析，
得到了不同扩孔率下材料的组织、夹杂物等方面的差异，从而为改善FB780高扩
孔钢扩孔性能提供了依据。
1.1 主要仪器及工作参数
JEOL 6490扫描电镜(日本电子株式会社)：加速电压，20 kV；工作距离，10 mm。
LEICA DM6000M光学显微镜(德国徕卡光学仪器有限公司)。ULtra55 Zess场发
射扫描电镜(德国蔡司公司)：加速电压，15 kV；工作距离，8.5 mm。INCA
Feature夹杂物自动分析软件(牛津仪器有限公司)：放大倍数，500倍；最小特征
物检测长度，0.5 μm；能谱时间，5 s；分辨率，1 024×768 ；区域，2 mm×10
mm。Nordlys EBSD探头(牛津仪器有限公司)：放大倍数，1 000 倍；步长，
0.15 μm。
1.2 实验材料
本实验采用的材料为牌号FB780的热轧板，其化学成分列于表1。试样选取部位
分别为热轧卷的头部和尾部，其中，头部试样对应浇注过程中最后一块板坯的尾部，
而尾部试样则对应浇注过程中最后一块板坯的头部，如图1所示。之后将试样加
工成150 mm×150 mm扩孔试样，试样中间预制直径10 mm的冲孔，在600
kN液压成型试验机上进行试验，直至预制冲孔边缘有明显的穿透裂纹为止，冲孔
试样如图2所示，两样品的扩孔率列于表2。
1.3 实验方法
分别在开裂位置取样以及沿轧制方向取样并制成金相试样进行后续试验，取样位置
如图2所示。采用扫描电镜对开裂位置进行形貌观察和成分分析；采用光学显微
镜对样品进行微观组织观察；采用夹杂物自动分析软件对夹杂物进行统计分析；采
用EBSD方法对样品进行相分析，测试区域为样品厚度方向中心位置。
2.1 开裂处扫描电镜形貌观察及成分分析
将头尾部样品开裂处打开，采用扫描电镜对断口进行形貌观察和成分分析，结果如
图3所示。从图3可以看出：两件样品断口均呈韧窝形貌，且这些韧窝大小不一，
仔细观察发现，在大韧窝中存在多边形夹杂物，经能谱分析后确定主要为含Ti类
夹杂物。由于这些含Ti类多边形夹杂物与基体弹塑性的差异，因此，在塑性变形
过程中，这些尺寸较大的夹杂物往往优先作为韧窝的核形成显微空穴并随塑性变形
的进行逐渐长大，当显微空穴长大到一定程度后，由于塑性变形的持续进行，一些
较小夹杂物或基体处也开始形成显微空穴，与先前形成的显微空穴在长大过程中发
生连接，产生大小不一的韧窝形貌[5]。从断口韧窝形貌可以看出，夹杂物作为显
微空穴的优先形核点，将对材料的扩孔性能产生不利影响。
2.2 夹杂物对扩孔性能的影响
通过2.1节断口形貌及成分分析已经初步得出夹杂物对材料的扩孔性能将产生不良
影响，然而，仅从夹杂物成分分析结果，还不能得出头尾部样品扩孔率差异与夹杂
物之间的关系，因此，需要对夹杂物数量、尺寸等方面信息进行进一步统计分析。
图4为两件样品的夹杂物形貌与分布图。从图4可以看出：样品表面均分布有大
量的夹杂物，且以多边形TiN为主。为了对这些夹杂物进行数量、尺寸、成分的
统计，实验采用能谱携带的INCA Feature夹杂物自动分析软件对其进行分析。经
INCA Feature软件对夹杂物信息进行采集后，对测得的每个夹杂物进行成分观察
分析后发现，夹杂物主要成分为Ti、N、Ca、Si、Al、S、O，且绝大多数夹杂物
中Si、Al为同时出现，而Ca主要以CaO、CaS形式出现，同时，在对夹杂物形
貌及成分的观察中发现，绝大多数夹杂物均为含Ti类夹杂，其存在形式以Al、Si、
Ca等形核，外面包覆TiN的复合类夹杂，或是纯的TiN夹杂，图5即为较典型的
由Al、Ca形核，外面包覆TiN的复合夹杂。因此，将这些夹杂物以三元相图的方
式进行分类，结果如图6所示。从图6中可以明显发现两个样品在夹杂物成分方
面的差异，其中，头部样品中Al、Si、Ca含量较高的复合TiN夹杂明显多于尾部
样品，而尾部样品则主要为Ti含量较高的TiN夹杂。为了更明显的显示这两者的
差异，对图6中两个三元相图进行区域划分，即：以相对含Ti量50%(定义纯的
TiN为相对含Ti量100%)为界，分为相对含Ti量50%～100%的左区域及相对含
Ti量小于50%的右区域，如图中黑线所示。之后，对夹杂物进行尺寸、数量、面
积分类统计，统计结果如表3所示。
从表3中可以明显看出这两个区域的区别。对比相对含Ti量小于50%的区域(即
三元相图黑线右侧区域)可以发现，无论是夹杂物的面积、等效圆直径值及占总测
试面积的百分比，两个样品均差别不大，即元素含量的差异在这个区域并没有造成
夹杂物在面积、尺寸方面的差异，而这个区域元素含量的差异又与浇注过程有关；
由于头部样品对应浇注最后一块板坯的尾部，即钢包底部，而钢包底部往往更容易
富集氧化物系夹杂，如Al2O3、SiO2、CaO等夹杂[6]，并且在之后的冷却过程中
成为TiN的形核点，因此，头部样品形成了较多的Al、Si、Ca含量较高的含TiN
复合夹杂。对比相对含Ti量50%～100%的区域可以发现，虽然在夹杂物数量上，
尾部样品约为头部样品的两倍，而在夹杂物面积、等效圆直径及占总测试面积百分
比上，头部样品均远高于尾部样品，因此，两个样品的差异主要存在于Ti含量相
对较高的夹杂物尺寸上，而这又与浇注过程密不可分；在浇注末端，浇注速度减慢，
造成板坯尾部冷速较慢，从而导致夹杂物长大，因此造成样品头部和尾部含Ti类
夹杂物在尺寸方面的差异。
夹杂物在韧性断裂中起着重要作用，在形变过程中，夹杂物周围形成越来越大的应
力，从而使夹杂物与基体界面脱开而产生微裂纹，随着变形的不断进行，微裂纹发
展成为孔洞以致最后相邻孔洞互相连接而导致材料开裂[7]，因此大而集中的夹杂
物对钢的性能非常有害。从上面的统计结果可以得出，头部样品中夹杂物的尺寸和
面积均高于尾部样品，从而对材料的扩孔性能产生更加不利的影响。
2.3 组织差异对扩孔性能的影响
图7为头尾部纵截面样品经4%硝酸酒精溶液浸蚀后的金相组织形貌，拍摄位置为
厚度中心处，样品组织为铁素体+粒状贝氏体。从图7可以发现：头部样品其组织
有呈条带状分布的趋势，碳化物分布较不均匀；相反，尾部样品组织分布均匀，且
对比500倍下金相组织可以发现，头部样品碳化物含量更高。
为了进一步对比这两者的差异，对这两件样品进行EBSD相分析。由于铁素体和
贝氏体具有相同的晶体结构，因此用EBSD来区分铁素体和贝氏体是比较困难的。
然而可以通过对样品衍射花样中衍射带边缘清晰度的指标化(Band Slope)较好的
区分这两相，虽然这个结果与两相的真实含量会略有差异，但通过对两个样品设置
同一个Band Slope参数来比较两样品中两相含量的差异是可行的。图8为通过
设置适当的Band Slope参数后得到的两相相对含量及分布结果，其中1为铁素
体，2为贝氏体。对于头部样品，铁素体质量分数为69%，贝氏体为31%；对于
尾部样品，铁素体质量分数为78%，贝氏体为22%。从统计结果可以看出，尾部
样品铁素体含量更高，且两相分布较均匀。 当扩孔过程中产生的拉应力达到一
定程度后，在材料内部如夹杂、析出相等处将出现局部不协调变形，从而产生显微
空穴，并且随着变形过程的不断增加，显微空穴之间的间隔开始形成缩颈并随变形
而发展，当间隔断裂后，相邻孔洞贯通直至出现微裂纹，从而实现裂纹的扩展。当
裂纹在扩展过程中遇到贝氏体时，由于贝氏体的强度足以抵抗作用在裂纹尖端的局
部应力，使裂纹扩展受到阻碍，导致裂纹扩展转向，通过铁素体贝氏体界面并剪断
铁素体进行扩展[8-9]。研究表明，在切向应力作用下，大部分铁素体沿垂直于裂
纹方向被显著拉长，表明当裂纹扩展在铁素体/贝氏体钢中进行时，强度较低的铁
素体相在裂纹尖端应力场的作用下会产生较大的塑性变形，减弱了裂纹尖端的局部
应力集中，使裂纹尖端发生钝化，从而阻止裂纹的扩展，改善了钢的塑性和韧性
[10]。由于尾部样品一方面具有更高的铁素体含量，另一方面，组织分布更均匀，
因此，能够改善材料的塑性和韧性，也能够提高材料的扩孔性能，因此，相比头部
样品，尾部样品的扩孔率较高。
(1)夹杂物在扩孔过程中将作为显微空穴的优先形核点，将对材料的扩孔性能产生
不利影响。
(2)统计结果表明，头部样品的夹杂物尺寸、面积均为尾部样品的2倍左右，因此，
更容易在扩孔过程中作为裂纹萌生源而影响材料的扩孔性能。
(3)尾部样品由于具有更高的铁素体含量，且组织分布更为均匀，从而材料的塑性、
韧性及扩孔性能均得到改善。
【相关文献】
[1] Kumar A,Singh S B,Ray K nce of bainite/martensite-content on the tensile
properties of low carbon dual-phase steels[J].Mater. Sci. Eng.,2008,474(A):270-282.
[2] Hyun D I,Oak S M,Kang S S,et tion of hole flange ability for high strength steel
plates[J].Journal of Materials Processing Technology,2002,130-131(20):9-13.
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