低碳钢在高温共焦激光扫描显微镜下马氏体相变的原位观察研究

利用高温共焦激光扫描显微镜,对低碳钢进行了马氏体相变的原位动态观察。结果表明,实验用低碳钢在连续冷却过程中形成板条马氏体,Ms点约为373 ℃,Mf点约为300 ℃。板条马氏体主要在退火孪晶处以及奥氏体晶界及其角隅处形核,或者在先形成的板条处形核,再以60°或120°角向奥氏体晶内生长。板条束的形成也有两种类型,一类以先形成的板条为基准逐步形成彼此平行的板条束,另一类则由先形成的板条触发60°或120°方向的板条。最终构成正三角形、平行四边形等几何形状。     

共焦激光扫描显微镜及其在钢铁相变原位观察中的应用

介绍了宝钢研究院共焦激光扫描显微镜(Confocal Laser Scanning Microscopy,CLSM)的结构及其工作原理,在此基础上通过Fe-C二元合金凝固、奥氏体不锈钢凝固、低碳钢中高温铁素体(δ)←→奥氏体(γ)相变界面稳定性、AISI304不锈钢加热过程中δ相的形核与生长、AISI304不锈钢冷却过程中δ→γ相变等典型实例描述了CLSM在钢铁相变原位观察中的应用情况.表明CLSM在研究钢铁材料的凝固、固态相变、夹杂运动等方面具有无与伦比的优势与应用前景.     

TWIP钢应变诱导孪晶原位观察

利用装配拉伸台的共焦激光扫描显微镜原位观察了一种TWIP钢(Fe-30Mn-3AI-3Si)变形过程中的应变诱导孪晶(SIT).结果表明,孪晶诱导应变阀值对应变速率不敏感,均为4.0%左右;孪晶萌发于晶界,沿晶粒扩展至晶界(或孪晶界)终止;按生长过程孪晶可分为三类:层片状、透镜状以及"耳"状,形态差异源于变形过程中TWIP钢多晶体取向以及沿孪生特定位向的调整幅度;孪晶可以交互穿越,低应变速率下,先形成初生孪晶,而后出现次生孪晶并与前者交错,高应变速率下两个体系的孪晶同时形成;断裂时裂纹可以沿孪晶界扩展.利用SIT模型计算了孪晶层片间距,与TEM观测结果吻合.     

GH5188合金凝固过程动态原位观察研究

利用高温共聚焦激光扫描显微镜对GH5188合金在冷速为10～200℃/min条件下的凝固过程进行动态原位观察,并研究了冷速对GH5188合金凝固过程、凝固组织及析出相的影响。结果表明,GH5188合金的凝固过程为缓慢凝固-快速凝固-缓慢凝固过程,冷速越大,峰值凝固速度越大。冷速影响合金凝固温度,随着冷速的增加,凝固温度逐渐降低,冷速的增加使合金凝固后二次枝晶间距减小,析出相尺寸更均匀细小,有利于减少合金凝固过程的裂纹敏感性,获得了不同冷速下合金二次枝晶间距的预测公式。     

低碳钢相变过程微观结构模型

通过定量金相的方法研究了连续冷却过程中低碳钢的相变组织,在分析研究相变影响组织因素的基础上,构造了低碳钢的相变动力学模型X=1-exp(-0.642t^0.086),以及相变后的铁素体晶粒尺寸模型D_α=5.7×D_γ^0.46×C_r^-0.26。     

Fe16Mn0.6C高锰钢高温拉伸过程原位观察

利用装配拉伸台的共焦激光扫描显微镜研究一种高锰钢（Fe16Mn0．6C）高温拉伸性能,并原位观察了拉伸过程中表面组织的变化。结果表明,Fe16Mn0．6C高锰钢在300～1100℃热变形时,抗拉强度由950MPa降低至30MPa左右;延伸率起初逐渐降低,在700℃达到最低值30％,900℃时增加至65％,并在1100℃时降低至32％。原位观察发现随着温度升高,孪晶难以形成,导致材料在700℃时出现塑性低谷。计算了Fe16Mn0．6c高锰钢的堆垛层错能,并据此分析了温度和孪晶形成的关系。     

Fe-6.5％Si高硅钢凝固过程铁素体相生长行为原位观察

采用共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)原位观察Fe-6.5%Si高硅钢凝固过程中铁素体(δ)相生长行为,揭示了不同冷却速率对高硅钢δ相生长行为和形貌的影响。结果表明,在一定的过冷度下发生L→δ转变,δ相枝晶生长过程中会发生合并现象;随着凝固时间增加,枝晶尖端的粗化速率逐渐降低,L→δ相变开始和结束点延后;通过数据拟合得到二次枝晶臂间距(d)和冷却速度(R)关系:d=53.4R-0.23。     

夹杂物在钢液凝固前沿行为的原位动态观察

通过激光扫描共焦显微镜原位动态观察了304奥氏体不锈钢液凝固过程中,钢中氧化铝夹杂被凝固前沿推动/捕捉,最后分布于奥氏体晶界/晶内的情况.在实验中发现,当冷却速率为5 K/s时,直径为7 μm的夹杂物和直径为10 μm的夹杂物被凝固前沿捕捉进入奥氏体晶粒内部.当冷却速率为0.5 K/s时,直径为5 μm的夹杂物被凝固前沿推动,凝固结束时位于奥氏体晶界.最后通过SAS Ⅱ模型,计算了不同冷却速率下夹杂物被凝固前沿推动/捕捉的临界半径,计算结果与观察到的结果吻合较好,说明根据力学平衡原理建立的SAS Ⅱ模型也可以很好地预测钢液凝固过程中夹杂物被凝固前沿推动/捕捉的临界半径.     

共焦激光扫描显微镜在冶金中的应用

共焦激光扫描显微镜（CLSM）是普通光学显微镜与激光、计算机相结合的产物,具有比普通光学显微镜更高的分辨率,并且可以实现对样品的分层扫描,进而进行动态原位观察。利用CLSM可以直接观察金属的晶体长大过程,高温相变过程以及凝固过程中第二相粒子的各种行为。本文综述了CLSM系统的组成和原理以及其在冶金领域的应用,如夹杂物的碰撞、聚集、长大,在钢渣界面的扩散过程及在凝固前沿的捕捉/推进行为,析出物的形核析出过程等。     

稀土对低碳钢马氏体相变的影响

０．２７Ｃ－１Ｃｒ钢中加入稀土，细化奥氏体晶粒，降低Ｍｓ，缩小马氏体条宽，减少残余奥氏体量，并抑制自回火过程。稀土偏聚在原奥氏体晶界，不因马氏体盯变而改变。根据以往证明：低碳钢马氏体相变中存在碳的扩散，则低碳钢淬火后的残余奥氏体量不但决定于Ｍｓ和淬火介质温度（Ｔｑ），还受合金元素对碳扩散的影响。由此将Ｍａｇｅｅ公式修改为：γ（％）＝ｅｘｐ［α（Ｃ１－Ｃ０）－β（Ｍｓ－Ｔｑ）］其中Ｃ０和Ｃ１分别为淬     

薄带连铸耐大气腐蚀钢高温相变过程的原位观察

对不同含磷量的耐大气腐蚀钢薄带的高温相变过程进行了原位观察。结果表明,磷对薄带耐大气腐蚀钢高温相变过程有显著影响,随着含磷量的提高,高温δ→γ相变起始温度和相变终了温度都明显降低,且相转变温度区间增大,相变过程持续时间延长,使高温的6相滞留至较低的温度;残余的δ相能有效阻碍奥氏体晶粒长大,为γ→α理的转变提供有利的形核核心,从而细化奥氏体晶粒。     

应变诱发铁素体相变对低碳钢晶粒细化的影响

研究了在奥氏体低温区变形时显微组织的变化,并测试了其变形抗力。结果表明：在Ar3以上温度变形会产生应变诱发铁素体相变,使变形抗力下降。通过降低变形温度,铁素体晶粒得到细化。     

热轧低碳钢不同冷却模式下的相变模拟与验证

利用计算机模拟技术，研究了控轧控冷中输出辊道上冷却模式对低碳钢相变的影响。以低碳钢SS400为例，针对鞍钢热轧带钢厂1780生产线，计算了输出辊道上3种不同冷却模式下低碳钢的相变行为，包括铁素体转变开始温度、组成相体积分数随时间的变化以及铁素体体积分数沿带钢长度方向的分布。研究表明，冷却模式对输出辊道上带钢的温度一时间曲线、铁素体转变开始温度及组成相的演化过程影响较大，但对最终组成相的体积分数影响较小。     

In Situ Observation of Solidification Process of AISI 304 Austenitic Stainless Steel

The solidification process of AISI 304 stainless steel during cooling at a rate of 0.05 K/s has been observed in situ using a confocal scanning laser microscope （CSLM）. The results show that the 8 phase appeared first in liquid steel, as the temperature decreased, the γ phase precipitated prior at δ-grain boundary at 1452. 2 ℃, the liquid steel disappeared at 1 431.3 ℃, and then the γ phase precipitated on the δ ferrite. Based on the Scheil-Gulliver solidification model, the solidification processes of AISI 304 stainless steel are simulated using the Scheil model in Thermo Calc, and the simulation results agree well with the results observed in the experiment.     

70kg级低碳贝氏体钢相变规律研究

利用MMS-200热模拟试验机和光学显微镜研究了70kg级低碳贝氏体钢板在不同终轧温度和冷却速度下的相变规律。结果表明,随冷却速度的增大,钢中依次出现多边形铁素体、珠光体、针状铁素体、粒状贝氏体、下贝氏体和马氏体组织,奥氏体向铁素体相变温度Ar3降低,晶粒细化。随着终轧温度的降低,铁素体诱导相变明显增加,铁素体晶粒细化。     

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The behaviors of inclusions in liquid bearing steel were in- situ observed with confocal laser scanning microscopy (CLSM). Samples from 4heats were reheated to steel making temperature, and after a period of holding the samples were rapidly cooled. Then the samples were observed under SEM with EDS to analyze inclusions. The results show that inclusions in original bearing steel samples are mostly MgO??Al2O3 with out- layer of CaS, while inclusions in liquid bearing steel after CLSM treatment are xAl2O3??yCaO. The inclusions with high liquid ratio spread on the interface between liquid steel and argon gas, as well as there are collision and combination of xAl2O3??yCaO and MgO??Al2O3. It can be concluded that the main formation cause of Ds inclusions is collision and combination between xAl2O3??yCaO inclusions with high liquid ratio or between these inclusions and MgO??Al2O3 inclusions. Reducing Ca content in liquid steel to decrease CaO content in inclusions and the liquidation of inclusions can decrease the formation of Ds inclusions.