T92铁素体耐热钢马氏体的相变动力学

针对热变形对T92铁素体耐热钢马氏体相变的影响进行分析。通过线膨胀曲线分析确定了马氏体相变的体积分数与温度的关系。采用连续形核、界面控制生长及各向异性碰撞修正建立马氏体相变动力学数学模型来描述不同热变形参数对马氏体相变的影响。结果表明:变形速率越高,晶粒尺寸越小,生长激活能降低,Ms减小;变形温度越高,晶粒尺寸越大,生长激活能升高,Ms增大。     

中锰钢中原奥氏体晶粒尺寸对马氏体相变的影响

对中锰钢中原奥氏体晶粒尺寸对马氏体相变动力学的影响进行了分析。利用SEM、XRD、热膨胀相变仪和EBSD等检测手段,研究了不同原奥氏体晶粒尺寸下马氏体相变速率和马氏体板条组织的变化。通过不同温度的奥氏体化处理,分别得到了尺寸为(190±15)、(36±2)、(11±2)和(4.8±2) μm的原奥氏体晶粒。结果表明:随着原奥氏体晶粒尺寸的降低,马氏体相变开始温度由289 ℃降低到250 ℃,而马氏体的相变速率先升高后降低。分析表明,马氏体的相变速率与马氏体的形核点数量直接相关,而马氏体的形核点数量受原奥氏体晶粒尺寸大小和马氏体板条的宽长比影响。当原奥氏体晶粒尺寸小于5 μm时,马氏体板条的宽长比明显增加,马氏体形核点数目随过冷度增加而增加的速率明显降低,从而造成马氏体相变速率降低。     

TC4钛合金高温变形时的微观组织演变

基于TC4钛合金压缩变形时的微观组织观察和定量金相实验,研究了变形工艺参数(变形温度、应变速率和变形程度)对微观组织演变和组织参数(初生α相晶粒尺寸和体积分数)的影响。结果表明: 在α+β两相区,随着变形温度的升高,初生α相晶粒尺寸呈波浪状变化,初生α相逐渐减少;随着应变速率的增加,初生α相形貌由等轴状转变为长条状,微观组织参数的变化规律与温度有关,当变形温度高于1203 K时,初生α相晶粒尺寸逐渐减小,而低于1203 K时,初生α相晶粒尺寸呈波浪状变化。当变形温度高于1223 K时,初生α相体积分数呈波浪状变化,而低于1223 K时,初生α相体积分数逐渐减小;随着变形程度的增加,二次α相逐渐减少,初生α相晶粒尺寸呈先减小后略有增大的趋势,而初生α相体积分数变化较小     

变形温度对含Nb双相钢显微组织的影响

通过单道次压缩及连续冷却实验,研究了变形温度(810-720℃)对具有超细原始奥氏体晶粒的含Nb双相钢显微组织的影响.实验结果表明:实验钢最终组织为铁索体加马氏体的双相组织.压缩过程中,实验钢应力-应变曲线上出现峰值,且峰值应力随变形温度的降低先增大后减小;随着变形温度的降低,铁索体的含量先增大再减小,但增减幅度不大,在最低变形温度(720℃)时,铁素体品粒尺寸降低到2.8 μm,弥散分布于铁素体晶界上的马氏体含量达到22.7%;随着变形温度的增加,铁索体晶粒硬度减小,最低可降至230 GPa;EBSD取向分析显示,随着变形温度的降低,组织中小角度晶界增多.     

SPHE钢连续冷却过程相变和组织演变规律

采用热模拟方法结合组织观察和硬度测试,绘制出了微碳铝镇静钢热轧板(SPHE)的连续冷却转变(CCT)曲线,分析了SPHE钢动态及静态连续冷却过程的相变及组织演变规律。结果表明,随着冷却速率的增加,SPHE钢的硬度增加,连续冷却相变温度降低,晶粒尺寸减小;同一冷速下,动态连续转变时的相变点明显高于静态;变形条件下的γ+α两相区温度范围小于未变形条件下的,而且变形后的晶粒和渗碳体更加细小。     

冷轧变形量和退火制度对超快速加热下5083铝合金晶粒尺寸的影响

利用Gleeble-3500热模拟系统和电子背散射衍射(EBSD)技术对5083铝合金的超快速退火组织演变规律进行研究,探讨了快速加热速度、退火温度及冷轧变形量对5083铝合金晶粒尺寸的影响。结果表明,5083铝合金经80%的冷轧变形后分别以25、250、500℃/s的加热速度升温至450℃保温3s后以40℃/s冷却时,平均晶粒尺寸随加热速度的增加由7.43μm细化至4.98μm。5083铝合金经80%冷轧变形后在不同退火温度(350、400、420、450和500℃)下进行超快速退火(加热速度500℃/s,保温时间3 s,冷却速度40℃/s)后,所得晶粒尺寸先减小再增大,在420℃退火时,晶粒尺寸达到最小,为4.82μm。再结晶晶粒尺寸受晶界迁移速率和形核率的耦合作用,在350~420℃超快速退火时,由于快速加热使形核率急剧增大,而形核温度较低,使晶界迁移速率较小,导致晶界迁移速率小于形核率,因而再结晶晶粒尺寸由5.23μm细化至4.82μm;在420~500℃超快速退火时,形核温度变高,晶界迁移速率快速增大,则晶界迁移速率大于形核率,使合金晶粒由4.82μm粗化至6.20μm,420℃是5083铝合金晶界迁移速率和形核率之间竞争的一个临界点。5083铝合金经50%、60%、71.4%、80%和87.5%的冷轧变形后以500℃/s的超快速加热速度升温至450℃保温3 s后以40℃/s冷却,所得平均晶粒尺寸分别为7.94、6.82、6.03、4.98和4.84μm,随轧制变形量的增大晶粒尺寸减小,但是冷轧制变量达到80%以后再进行超快速退火晶粒尺寸减小不明显。     

形变热处理对建筑抗震钢板组织的影响

研究了变形温度、变形量和冷却速度等参数对建筑抗震钢板形变组织的影响。结果表明,不同变形温度、不同变形量和不同冷却速度下的建筑抗震钢板的组织均为铁素体+马氏体;随着变形温度的增加、变形量的减小和冷却速度的降低,铁素体的晶粒尺寸逐渐减小;随着轧制温度的降低、变形量的增加和冷却速度的降低,马氏体体积百分含量减小。     

添加剂浓度对直流电解沉积纳米孪晶Cu微观结构的影响

采用直流电解沉积技术制备出具有高密度择优取向的纳米孪晶结构块体纯Cu样品.利用XRD,SEM和TEM等手段研究了添加剂浓度对其微观结构的影响.结果表明,样品由沿沉积方向生长的微米尺寸柱状晶粒构成,晶粒内含有高密度孪晶界,且大部分孪晶界平行于生长表面.添加剂(明胶)浓度对纳米孪晶Cu的孪晶片层厚度有明显影响,但对晶粒尺寸影响不大.无添加剂时,纯Cu样品中存在微米量级宽大孪晶片层,当添加剂浓度从0.5 mg/L增加到5 mg/L,孪晶片层厚度从150 nm减小至30 nm,且孪晶界生长更完整.其原因是随着添加剂浓度增加,阴极过电位增大,孪晶界形核率增加,从而使孪晶片层厚度减小.     

加工参数对铸态AZ31B镁合金热变形行为及组织演变的影响

借助热压缩实验研究了变形温度、应变速率和变形量对铸态AZ31B镁合金热变形行为及组织演变的影响规律。结果表明:(1)峰值应力随着应变速率的降低和温度的升高而减小,主要的形核机制为晶界弓出形核、亚晶旋转形核、孪生诱发形核,以及连续再结晶;(2)低于400℃变形时,温度的升高有利于再结晶的发生及晶粒细化;高于400℃时,晶粒尺寸开始迅速增大;(3)在小于等于400℃变形时,低速率0.1 s~(-1)更有利于再结晶晶粒细化;当变形温度高于400℃时,中速率1 s~(-1)更有利于再结晶晶粒细化;(4)高温低速率变形时,变形量主要影响晶粒尺寸,而高温高速率变形时,变形量主要影响动态再结晶程度。     

Ti-6Al-4V合金等温压缩变形时的温度敏感性指数

研究变形工艺对Ti-6Al-4V合金微观组织演变和温度敏感性指数的影响。等温压缩实验选取的变形温度为1123～1213 K、应变速率为0.01～10.0 s-1、变形程度为30%,50%,70%。结果表明,初生α相晶粒尺寸和体积分数随着变形温度升高和应变速率增加逐渐减小;温度敏感性指数随着变形温度升高和应变速率增加逐渐增大;应变增加时,初生α相晶粒尺寸和体积分数变化不明显,温度敏感性指数减小。     

工艺参数对低碳钢形变强化相变的影响

研究了低碳钢过冷奥氏体变形时，工艺参数即变形温度、变形速率和原始奥氏体晶粒大小对形变强化相变组织演变、转变动力学及相变完成时临界应变量εc。的影响。结果表明，εc随变形温度降低而减小，随形变速率和原始奥氏体晶粒大小增大而增加。其中，变形温度对εc的影响最大。在相同应变速率的条件下，降低变形温度、减小原始奥氏体晶粒尺寸，都起到了促进相变的作用，使转变动力学提前。在所研究的不同工艺中，组织演变和转变动力学均可分为两个阶段。第一阶段与晶界、孪晶界或形变带作为相变优先形核位置的“位置饱和”机制有关；第二阶段为晶内铁素体／奥氏体相界前沿高畸变区的反复快速形核，是以形核为主导的过程，表现为“形核位置不饱和”机制。晶粒的长大在时间与空间上受到限制，形变强化相变完成时，可以使铁素体品粒细化到2～3μm。     

热变形参数对TA15再结晶晶粒尺寸的影响

研究了TA15钛合金β区变形时变形量、变形温度、变形速率、冷却速度等参数对再结晶晶粒尺寸Dr的影响,结果表明随变形量增加,晶粒尺寸呈线性下降,且有Dr=kDp(1-ε)的关系;1050℃温度以上随变形温度增加,晶粒尺寸增大;变形速率增加,晶粒尺寸减小;变形后水淬大于空冷的晶粒尺寸.     

C-Mn-Ni高强钢的连续冷却相变研究

采用Formastor-FII相变仪和MMS-300热模拟实验机,研究了低锰、中锰钢在不同开冷温度及不同变形量条件下的连续冷却相变,建立了实验钢的连续冷却转变曲线,分析了贝氏体及马氏体的相变规律。结果表明,随着冷却速率的增加,低锰钢依次经过粒状贝氏体、板条贝氏体及马氏体相区,中锰钢只经过马氏体相区,在较宽的冷却速率范围内,均可获得马氏体组织;随着开冷温度的降低或冷却速率的提高,低锰钢的贝氏体相变开始温度和中锰钢的马氏体相变开始温度均有所降低;随着冷却速率的增加及开冷温度的升高,实验钢的显微硬度值均有所升高;变形促进了低锰钢粒状贝氏体相变,其显微硬度值降低,变形细化了中锰钢马氏体组织,其显微硬度值升高。     

低成本900 MPa级工程机械用钢连续冷却转变行为的研究

针对当前不含Mo 低成本900 MPa级工程机械用钢的生产,采用Formastor-FⅡ相变仪,研究了900 MPa级工程机械用钢的连续冷却相变行为,分析了试验钢在连续冷却条件下的显微组织、显微硬度变化规律和贝氏体相变过程;结合热膨胀法和金相-硬度法绘制了试验钢的连续冷却转变曲线。结果表明:当冷却速率为0.25~0.5 ℃/s时,试验钢组织主要为铁素体和粒状贝氏体;冷却速率为1~2 ℃/s时,试验钢组织由粒状贝氏体和板条贝氏体组成;冷却速率为5~20 ℃/s时,试验钢组织为板条贝氏体和互锁状贝氏体,随着冷却速率的提高,板条贝氏体相变温度区间变窄,互锁状贝氏体相变温度区间变宽。冷却速率为5 ℃/s时,以板条贝氏体相变为主导,晶界形核速率高于晶内形核速率;冷却速率为10~20 ℃/s时,以互锁状贝氏体相变为主导,晶内形核速率高于晶界形核速率。冷却速率为0.25~2 ℃/s时,试验钢显微硬度随着冷却速率的增加而增加,硬度值从188HV升高到239HV;冷却速率为2~5 ℃/s时,出现硬度平台;冷却速率为5~20 ℃/s时,试验钢显微硬度随冷却速率的增加而增加,硬度值从240HV升高到270HV。     

高温变形后冷却工艺对高碳铬轴承钢组织和性能的影响

结合工业生产实际对高碳铬轴承钢GCr15高温变形后的冷却工艺进行研究,通过光学显微镜、扫描电镜对不同冷却方式后其微观组织形貌以及性能进行分析。结果表明:通过超快速冷却工艺的应用,提高冷却速率,确保其终止冷却温度高于马氏体相变温度,可以使高碳铬轴承钢在高温变形后的冷却过程中快速通过过共析碳化物析出温度区消除其晶粒边界网状析出,得到理想的球化退火预备组织——片层珠光体;随着停止超快速冷却后返温温度的降低,珠光体片层间距和晶粒直径减小,显微硬度增大,达到细化晶粒的目的。     

低温下Y2O3含量和晶粒尺寸对氧化锆陶瓷力学性能及相变的影响

以不同Y2O3含量及晶粒大小的Y-TZP陶瓷为研究对象,揭示了掺杂剂含量及晶粒尺寸对Y-TZP陶瓷在低温下的相变过程及力学性能的影响规律。研究发现3Y-TZP陶瓷及晶粒大小为156nm的2Y-TZP陶瓷在温度从室温降低到77K的过程中,断裂韧性单调升高;而晶粒大小为595nm的2Y-TZP陶瓷在195K附近断裂韧性达到最大值10.34MPa·m1/2,随着温度继续降低至77K,其断裂韧性明显劣化。通过低温在线Raman测试,表明2Y-TZP(595nm)的马氏体相变开始温度(Ms温度)约为195K,在这一温度附近材料断裂韧性达到最大值,当温度低于Ms温度时,自发马氏体相变的发生导致材料性能的劣化。本研究表明可以通过控制掺杂剂含量和晶粒尺寸使其获得最优的低温断裂韧性。     

基于晶体相场模型二元合金凝固过程的晶粒形貌模拟

基于相场模型研究了二元合金在不同过冷速率下的晶粒形貌演化。结果表明,形核数量随着冷却速率的提高而不断提高,晶粒尺寸随着冷却速率的增加而降低。当冷却速率达到某个极限值时,晶界迁移速率明显变慢,凝固组织粗化现象受到抑制。     

ECAP变形下304L奥氏体不锈钢的形变诱导马氏体相变

研究了304L奥氏体不锈钢在严重塑性变形(等通道转角挤压,ECAP)下发生形变诱导马氏体转变的微观特征,包括形核特征、长大方式和相变晶体学,探讨了粗大晶粒和亚微米晶粒发生马氏体相变的异同和微观机理.结果表明:粗大奥氏体晶粒发生相变时,马氏体主要形核于微观剪切带(包括层错、变形孪晶和ε相等)的相互交割处,马氏体与奥氏体之间为K-S(Kurduumov-Sachs)关系,而不是西山(Nishiyama-Wassermann)关系;亚微米奥氏体晶粒发生相变时,马氏体则多在奥氏体晶界处形核,马氏体与奥氏体之间仍为K-S关系.     

不同变形量下中碳钢马氏体温变形组织演变研究

在变形温度650℃和应变速率0.01 s~(-1)条件下,采用Gleeble3800热模拟试验机研究了45钢温变形的马氏体组织演变规律。结果表明:在温变形初期,微观组织保持着板条状形貌,渗碳体球化率较低;当变形量为60%时,再结晶晶粒基本等轴化,渗碳体球化率显著增大,但晶界处渗碳体粒子均匀性差;随着变形量增加,平均铁素体晶粒尺寸先减少后增大,渗碳体球化率基本不变;当变形量为70%时,平均铁素体晶粒尺寸达到最小,铁素体发生完全动态再结晶,获得一种微米级等轴铁素体晶粒和纳米级球化渗碳体粒子均匀分布的超细化组织。     

晶体相场法模拟二元合金的生长过程

采用二元合金晶体相场模型,耦合原子密度场和浓度场,在扩散时间尺度上模拟过冷熔体的形核,生长及粗化过程。研究表明:增加冷却速率,模拟区域内晶核富集,快速长大;一定范围内,随着冷却速率增大,晶粒尺寸减小,组织细化;晶粒长大过程中,晶界主要依靠位错的迁移或攀移进行运动。二元合金模拟还可以应用到枝晶凝固、外延生长,调幅分解中,前景广阔。