退火温度对0Cr25Al5热轧态盘条钢组织及性能的影响

发布时间：2021-03-29 23:58

　　采用显微组织分析和分子动力学模拟等方法研究了退火温度对0Cr25Al5热轧态盘条钢组织及性能的影响。结果发现,晶粒尺寸随温度的升高逐渐增加并趋于稳定,但是断后伸长率和断面收缩率在950℃突然大幅度下降。试样组织形貌在800℃和950℃退火温度下的OM及SEM分析结果未见明显差别。于是使用分子动力学模拟对0Cr25Al5钢三元体系的自由能进行了计算,发现随着B2结构的Fe Al或者DO3结构的Fe₃Al有序相尺寸的增大,系统自由能先减小后增大,其最小值随着退火温度的升高向有序相颗粒尺寸减小的方向移动。在1273 K的高温下仍然会保留60 nm左右大小的有序相颗粒。因此,推测0Cr25Al5钢在大于950℃的温度范围内韧性下降是由于60 nm左右的B2结构的Fe Al或者DO3结构的Fe₃Al有序相造成,与晶粒尺寸无关。因此,针对该钢种应进行低温退火促使基体组织回复以消除缺陷,从而抑制Fe、Al等基体原子的扩散。 

【文章来源】：金属热处理. 2020,45(09)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

试样在不同退火温度下保温50 min后的光学显微组织

试样在800℃(a)和950℃(b)下保温50 min后的光学显微组织

式中:U为NPT系综下系统的总能量，其值可由NPT系综下的分子动力学模拟计算得到;T为温度;S为系统的熵，忽略振动熵，则S为系统的配置熵，其值为:本文使用Liu等[9]建立的Finnis-Sinclair嵌入原子势模拟了不同有序相尺寸体系的自由能与温度的关系。图4给出了MD计算的体系自由能增量与金属间化合物颗粒尺寸N的关系。由图4可见，随着有序相颗粒尺寸N的增大，包含B2结构的Fe Al或者DO3结构的Fe3Al有序相颗粒的系统的自由能增量先减小后增大，自由能最低点对应的有序相颗粒尺寸为热力学稳定尺寸，其随温度的升高而减小。这说明温度升高，有序相颗粒由于热振动逐渐溶解，但即使在1273 K的高温下仍然会保留20个晶格常数大小的有序相颗粒，其直径为50～60 nm。由于B2结构Fe Al或者DO3结构的Fe3Al有序相的模量要远大于无序固溶体相的模量，因此在变形过程中，这些有序相会成为应力集中点，导致韧性下降。在低温下，虽然体系的有序化倾向更加显著，但是由于Fe和Al原子的有序化是扩散控制过程，因此在较低的温度条件下，这些溶质原子的扩散被强烈的抑制。同时由于Fe和Al原子的扩散机制为空位扩散，控温浓度与温度成玻尔兹曼关系，因此低温条件下的控温浓度远低于高温情况，这进一步抑制了Fe和Al原子的有序化进程。因此，在900℃以下退火的0Cr25Al5不锈钢试样，其塑韧性高于950℃退火的0Cr25Al5不锈钢试样，虽然它们具有同等的晶粒尺寸，但是晶粒尺寸不是影响其塑韧性降低的主要因素。


本文编号：3108441