氮强化高锰奥氏体钢的加工硬化机制与晶粒粗化增韧机制

发布时间：2025-03-19 00:18

　　本文对22Mn-13Cr-3Ni-1Mo-1Cu-0.2N钢进行固溶处理,研究了固溶温度和保温时间对晶粒尺寸和冲击值的影响;对实验钢进行室温压缩,用金相、XRD和TEM、TEM原位拉伸等方法进行分析,探讨了实验钢的加工硬化机制和晶粒粗化增韧机制。研究结果表明,实验钢室温组织为FCC结构的奥氏体组织,室温变形发生位错强化、γ-ε相变、TWIP效应、TRIP效应和动态H-P增强效应,具有强烈的加工硬化和动态强韧化行为。实验钢加工硬化的机制为位错滑移与增殖、γ-ε相变、位错交互作用形成滑移带。当位错滑移受到阻碍时晶体切变形成层错和孪晶,位错、层错和孪晶的交互作用导致加工硬化。实验钢的冲击韧性随晶粒增大而提高,源于变形中形成的孪晶具有动态H-P增强效应。一方面孪晶的形成调整晶体位向,使受阻位错重新滑移增加塑性;另一方面滑移位错不能越过孪晶界,被限制在细小区域内,形成了细化晶粒的效果。尺寸较大的晶粒变形时孪晶体积分数多,促进位错滑移诱发塑性和孪晶界的动态细化晶粒效应,使冲击韧性提高。研究还发现,实验钢中扩展位错的全位错易于同基体位错缠结形成滑移带,阻碍层错滑移和交滑移使材料强化;变形中形成的层错可...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 高锰钢的强化机制
        1.2.1 形变诱发马氏体相变强化机制
        1.2.2 位错强化机制
        1.2.3 形变孪晶强化机制
        1.2.4 低堆垛层错能强化机制
        1.2.5 原子团强化机制
        1.2.6 其他强化机制
    1.3 合金元素对高锰钢的影响
    1.4 TRIP与TWIP效应
        1.4.1 TRIP与TWIP效应的概述
        1.4.2 TRIP与TWIP效应的应用
    1.5 TEM原位拉伸实验
        1.5.1 原位拉伸实验国内外研究背景
        1.5.2 裂纹扩展与无位错区
    1.6 本文主要研究内容
第2章 实验材料与方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验过程
        2.2.1 固溶处理
        2.2.2 压缩实验
        2.2.3 硬度实验
        2.2.4 冲击实验
        2.2.5 显微组织观察
        2.2.6 晶粒尺寸分析
        2.2.7 X射线衍射(XRD)分析
        2.2.8 透射电镜(TEM)分析
        2.2.9 TEM原位拉伸实验
    2.3 本章小结
第3章 实验结果与分析
    3.1 金相组织分析
    3.2 高锰钢的性能分析
        3.2.1 硬度分析
        3.2.2 冲击值分析
    3.3 X射线衍射分析(XRD)
    3.4 不同压下量高锰钢的TEM分析
    3.5 原位拉伸实验中位错-层错-孪晶相互作用的动态过程
        3.5.1 原位拉伸实验中层错与位错之间的相互作用
        3.5.2 原位拉伸实验中位错和孪晶的相互作用
    3.6 本章小结
第4章 讨论
    4.1 氮强化高锰奥氏体钢的加工硬化机制
        4.1.1 合金元素对层错能的影响
        4.1.2 压下量和硬度的关系
        4.1.3 压下量与位错的组态的演变
        4.1.4 位错和孪晶的交互作用
    4.2 氮强化高锰奥氏体钢的晶粒粗化增韧机制
        4.2.1 Hall-Petch关系
        4.2.2 冲击韧性与晶粒尺寸关系分析
        4.2.3 高锰钢的形变孪晶诱发塑性
        4.2.4 高锰钢的动态应变强化
    4.3 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：4036398