强磁场和回火温度对高铬钢碳化物析出和位错密度的影响

发布时间：2020-06-14 04:41

【摘要】：创新热处理方案是改善钢铁材料性能的重要途径之一。将强磁场应用到材料热处理中是一种新兴的热处理方式,对钢铁材料领域带来重大影响。本文的目的就是研究强磁场在不同回火温度下对高铬钢的碳化物析出和位错密度的影响。本文设计了一种9%Cr的耐热钢,应用JMTD-12T100超导强磁场系统装置进行回火,通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、位错密度计算等手段,研究了外加12 T强磁场在200°C、500°C和700°C温度下对高铬钢回火后的位错密度影响。主要研究结果如下:强磁场提高Ms点,促进了组织向马氏体的转变,在12 T强磁场下,500°C回火1h后,马氏体组织更加明显,位错线更加密集,板条间与板条内都分布有大量位错线。2、200℃下回火,磁场作用使形核势垒△G~*降低,最终导致更高的形核速率N,使碳化物析出数量增加。磁场促进了碳化物的形核与析出,12 T强磁场下析出的碳化物数量比无磁场下的多约50%。3、磁场降低了碳化物形核所需的能量,促进了碳化物的析出,在500°C和700°C回火时,析出碳化物以M_(23)C_6和M_3C为主,碳化物密度比无磁场回火后的分别高出160%和105%。4、磁场大幅促进了碳化物的析出,碳化物的弥散分布增强了析出强化作用,使得更多可动位错由于析出相的钉扎效应转化为不可动位错。在700℃回火时,引入强磁场环境后,碳化物析出增加了接近一倍,位错密度从无磁场的5.6×10~(14)/m~2增加到11.8×10~(14)/m~2,增长率达110%。5、强磁场对位错密度的影响,随着回火温度的升高而增大。700℃回火时,对碳化物颗粒的析出以及位错密度影响最大。 【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG142.1;TG161

【图文】：

等温马氏体,TTT图,合金,变温转变

武汉科技大学硕士学位论文变包含两种形式：等温转变和变温转变。早在上世纪]对马氏体在静磁场中的转变特征做了许多研究。实验结果下，马氏体转变从等温变为变温，符合公式（1-3）。这样和变温转变具有相同的实质。实验结果还发现[38]“C”形图仍图，但在磁场作用下，比无磁场时具有更短的孕育周期。强度的增大而变短，如下图 1.2 所示。

照片,透射电镜,合金,照片

武汉科技大学硕士学位论文积下，最高的非共格应变能只能以球形形态析出，而此时的析出物有最低的能。而对于其他形态，扁平状球体的应变能则较低，于是椭球状的析出物更在非共格平衡时出现。M23C6的形态并不是恒定的，，它与基体间有很大的错配无磁场的条件下，M23C6主要以椭球状析出，相应地应变能因此减小。而析3C6与基体之间的界面能在强磁场作用下会增大，析出颗粒因此球化以通过表面积来获得较低的总能量。M23C6还有长条状，此状态发生在磁致伸缩应到主导作用的时候。钢在回火时，引入强磁场则会使马氏体板条与马氏体晶析出球状碳化物，这是因为析出物与基体界面能的减少程度远不如非共格应在球化时的增大程度。M23C6的不同形态在磁场作用下时表现不一，沿晶界棒状碳化物的生长受到磁场的抑制，而碳化物逐渐表现为球状。

【参考文献】