低碳微合金钢中晶界、晶内铁素体的三维形态表征及分析

发布时间：2020-04-20 07:12

【摘要】： 本论文采用连续切片-计算机辅助三维重建和可视化技术研究了Fe-0.09%C-1.48%Mn低碳微合金钢中晶界、晶内铁素体的三维形态以及晶内铁素体与夹杂物之间的关系。对晶界铁素体以及在夹杂物上形核的晶内铁素体之间的取向关系进行了EBSD分析。对在不同反应温度下形成的晶界、晶内铁素体的纳米硬度进行了测定和分析。基于不同反应温度和时间样品的显微组织观察和三维重建获得了关于晶界铁素体三维形态新的认识。仿晶界铁素体以及一次锯齿形铁素体的三维形态与前人的实验结果存在一定差别。仿晶界铁素体根据其形核地点和长大方式的不同具有更加复杂的形态:一种表现为细长椭球体状,一种表现为扁椭球体状。一次锯齿形铁素体在三维空间更像三棱锥。本论文揭示了一次板条的三维形态,其形如板状,与二次板条相比尺寸较小。晶棱上形核的铁素体具有顶点被拉长的金字塔形貌;在晶角形核的铁素体在生长过程中迅速占据晶角空间而具有不规则的形态。连续切片-三维重建技术显示仿晶界铁素体以及魏氏体铁素体的三维形态是不能仅通过二维图像观测推演出来的。根据在晶界上形成的铁素体的三维形态观察和定量分析,建立了晶界铁素体三维形态的分类模型。在低过冷度下,晶内铁素体都在夹杂物上形核长大,一般表现为等轴状,通常几个亚晶在同一个夹杂物上形成。在同一个夹杂物上形成的铁素体亚晶取向相近,并互相之间呈现小角度晶界,其形成原因可能为激发形核。在较大过冷度下铁素体板条从夹杂物上辐射生长,通常处在夹杂物对立面的板条具有相同的取向,处在非对立面的铁素体板条之间取向差异较大。针状铁素体在三维空间更像板条而不是传统的针状,通常先形成的铁素体板条将奥氏体晶粒分割成许多较小的区域,而随后形成的铁素体就限制在这些细小的区域内,从而导致晶粒细化。在较大过冷度下形成的晶界、晶内铁素体与低过冷度下形成的相应组织相比具有较高的纳米硬度和弹性模量;在同一相变温度,晶内铁素体的纳米硬度和弹性模量均高于晶界铁素体。其可能原因在于不同条件下形成的铁素体内部的碳和合金元素的浓度以及位错密度的不同。
【图文】：

奥氏体化,低碳钢,三维形态

首先析出的是晶界铁素体。其对钢的淬透性和机械性有重要影响。同adeshia[13]指出，，晶界与晶内铁素体的竞争对于形成晶内铁素体也很重要。吴开明等[7]和作者[8]对低碳钢中在铁素体相变温度区间反应一定时间的而形成的晶素体的三维形态进行了重建。实验样品在 1250℃奥氏体化 10min 后在不同相变温度等同的时间，以研究过冷度对晶界铁素体三维形态的影响。图 1.2 所示为在 690℃等温形成的铁素体的三维形态。由图可知在晶棱上形成的铁素体的三维形态近似为细长椭(a)[7]。在晶界面上形成的铁素体在一维方向上较大，而并非扁平椭球体状，如图 1示[8]。由于在反应温度等温时间过长，在晶界上形成的铁素体晶粒已经互相接触甚至。因此必须把等温时间控制得更短，才能观察到未发生碰撞的独立的铁素体晶粒的形

形貌,晶界形核,三维形态,魏氏体

图 1.3 Fe-0.12%C-3.28 %Ni 合金中晶界形核的先共析铁素体（魏氏体）的三维形态[12]内（等轴形）铁素体（Intragranular Idiomorphs）素体和渗碳体反应中，等轴形晶粒几乎总是在基体内部形成。1911 年理的样品中第一次发现了等轴形铁素体。随后 Carpenter, Robertson 与继续研究了过冷奥氏体连续冷却转变过程中等轴形铁素体的形成条件axton 第一次报告了等轴形渗碳体；Dubé 与 Aaronson 研究了等温反应过体的形成条件与形貌[4]。吴开明[6]与 T.Yokomizo[11]等研究了在夹杂物上的三维形态与长大动力学。实验发现晶内等轴形铁素体的形成都与夹杂体往往将夹杂物包裹在其中。图 1.4 所示为两晶内等轴型铁素体的三维志物为促进铁素体形核的夹杂物，被包裹在铁素体之中。
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TG142.33

【参考文献】