超低碳钢的块状相变行为及影响因素研究

发布时间：2020-11-21 01:22

　　为了研究超低碳钢中的块状相变特征、影响因素、动力学及性能,通过热膨胀、热压缩及高温金相原位观察等试验,以纯铁、IF钢及铁素体不锈钢为对象进行了研究。连续冷却试验结果显示,纯铁及超低碳IF钢均得到两种形态的块状铁素体:过冷度为20~115℃时,铁素体为晶界较光滑的多边形状(F_p);过冷度大于200℃时,得到晶界不规则、亚结构较丰富的铁素体(F_S);两种铁素体均可以跨越母相晶界生长,无特定的位向关系,均符合块状相变的特征;通过OM、TEM形貌及EBSD取向分析,确定在0.5~30℃/s冷速范围内,铁素体不锈钢的γ→α转变也可以通过块状相变生成铁素体。粗大的奥氏体晶粒尺寸、较快的冷速、过量的Nb及形变可以促进F_S铁素体的生成,硬度和强度也因此提高。0.52Nb-IF钢淬火可全部获得F_S铁素体,比其退火态等轴铁素体的屈服强度提高1.7倍,强化机制主要为亚结构强化,其强化增量可达到270 MPa。动力学计算结果显示,块状相变界面移动速率受降温度速率、Nb溶质含量及变形的影响。其中,纯铁F_p块状铁素体的界面移动速率为0.5×10~(-5)m/s;0.52Nb-IF钢中3~30℃/s冷速范围内的F_S块状铁素体界面移动速率为0.65~6.2×10~(-5)m/s。通过原位金相观察可以测出升温过程α→γ_m块状转变的动力学,其中0.52Nb-IF钢在过热度为18℃时开始在晶角形核,γ_m长大速率为5~10μm/s;由于缺乏溶质的影响,0.07Ti-IF钢的γ_m长大速率可达到30μm/s。热压缩试验结果表明,在临界温度区形变可诱导块状相变,并具有软化效应,使真应力-真应变曲线持续下降。形变诱导块状相变铁素体沿形变晶界呈成长条状,与传统的形变诱导铁素体晶粒细化现象不同。
【学位单位】：钢铁研究总院
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG142.31
【部分图文】：

转变温度,冷速,温度,相变

图 1-3 Fe-C 合金相变温度(a) 不同冷速的转变温度[25]；(b)相变平台温度随碳含量的变化[10]形变可能诱发块状相变，如 Ok 等[57]对 0.15C 钢的研究发现，在 T0温度形时可以发生块状转变，区别于传统的形变诱导铁素体相变（DIFT）主要是与 T

照片,组织光学,块状铁素体,照片

现同样的现象。1.2.3 显微组织特征图1-4为不同成分钢的块状组织形貌[60-62]，均具有不规则的晶界。图1-4(b)为跨越母相晶界的现象，长大过程为非共格（IC）界面的移动，同时共格(C)界面可能通过台阶机制保持跟进。图1-4(d)为在再结晶温度以上经过变形后以较快冷速得到的组织形貌，Cizek[62]认为是准多边形铁素体（QF）及粒状铁素体（GF）的组合，QF即为块状铁素体，而Roberts[63]曾报道该成分的块状相变特征，因此GF也应为块状转变而得。事实上

形貌,块状铁素体,形貌,孪晶

图1-7 图5 Fe-15%Ni的块状铁素体TEM形貌[77](a)明场像；(b) 对应的衍射斑于有色合金的层错能较小，其块状组织中常出现孪晶[76]。高锰钢的变（ →γm）组织可存在孪晶[78]，也有在稀土高纯超低碳钢的块状晶的报道，如图1-8所示[68]。图1-8 图6 Fe-0.029La-0.011C钢块状相变孪晶[68](a)块状相TEM组织；(b)孪晶片；(c)孪晶
【参考文献】

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