应变对形变诱导铁素体相变影响的研究

采用Gleeble 3500热模拟实验机分析了应变对低碳钢Q235形变诱导铁素体相变的影响.研究结果表明:当名义应变超过50%时,低碳钢Q235中才能发生形变诱导铁素体相变.名义应变ε从50%逐渐增加到80%的过程中,试样中的铁素体体积分数明显增加,晶粒尺寸稍有减小.     

低温变形低碳钢超细铁素体的形成

在Ｇｌｅｅｂｌｅ ２０００热模拟实验机上通过变形同时水淬和减少变形量的方法,对普通低碳钢低温变形获得超细晶铁素体的机制进行了研究。结果表明：超细晶铁素体的获得主要是形变诱导铁素体和铁素体动态再结晶两种机制共同作用的结果。在８７０－７６０℃低温８０％变形可以获得的等轴均匀超细晶铁素体。形变量控制铁素体的析出量和动态再结晶。应变速率影响形变诱导铁素体所需的临界变形量。冷却过程对铁素体的析出量不产生决定     

Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢形变诱导铁素体相变

采用Gleeble-3500热模拟试验机进行单道次等温热压缩试验,分析研究了Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢在不同温度、不同应变量和不同应变速率下的组织演变和铁素体晶粒细化机制。结果表明,Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢在875℃变形时铁素体的析出机制为形变诱导相变(DIFT)。随应变量增加,铁素体转变量先缓慢增加后急剧增加再缓慢增加的S形曲线特征;铁素体晶粒尺寸随应变量增加而减小,当应变为1.6时,铁素体平均晶粒尺寸最小,大约为3μm。在0.01~30 s-1的应变速率下,随应变速率增加,铁素体转变量增加,铁素体晶粒尺寸减小,当应变速率为30 s-1时,铁素体平均晶粒尺寸最小,约为1.9μm。Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢在875℃变形时,铁素体晶粒细化机制为形变诱导铁素体相变和铁素体的动态再结晶。     

形变温度对Q235碳素钢应变诱导相变的影响

研究了热模拟单向压缩条件下形变温度对Q235碳素钢应变诱导相变过程组织变化的影响,结果表明,铁素体可在A3以上较高的温度下因形变而存在,大应变下该钢不存在单纯的形变奥氏体状态,随形变温度的降低,组织变化的规律为由奥氏体的动态再结晶为主,过渡到奥氏体动态再结晶与铁素体的诱导析出同时进行,再过渡为铁素体的析出与铁素体的动态相继进行的过程,碳素钢热加工过程在微观上实质是动态复合转变过程,奥氏体的动态再结晶影响了铁素体的形态、分布与细化效果,高温形变后的保温导致铁素体向奥氏体的逆转变。     

低碳钢过冷奥氏体形变过程超细铁素体的形成

采用过冷奥氏体在A3-Ar3之间变形工艺，获得平均晶粒尺寸约为2μm的微细铁素体晶粒组织，过冷奥氏体形变过程的组织演变包括两个阶段，形变前期以形变强化相变铁素体转变为主导；当相变基本完成后，形变后期以铁素体的动态再结晶为主，形变强化相变是一以形核为主的过程，是晶粒细化的主要原因，应变量较小时，铁素体主要沿原奥氏体晶界及晶内变形带等位置形核，随应变量的增加，以铁素体转变前沿畸变区的反复形核为主。     

保温对低碳钢形变诱导相变组织的影响

通过热模拟实验，考察了不同变形温度和不同奥氏体晶粒尺寸等条件下保温对低碳钢形变后组织演变的影响。结果表明，在较低的温度下变形得到的铁素体在保温时更稳定，随温度升高，易发生铁素体向奥氏体的逆相变。细晶奥氏体转变后的铁素体在保温时长大缓慢，所得组织稳定，并且保温后的组织也更为均匀。     

铌、钛微合金化仿晶界型铁素体/粒状贝氏体复相钢的形变诱导铁素体相变的研究

以仿晶界型铁素体型/粒状贝氏体复相钢为对象,研究了铌、钛微合金化对其形变诱导铁素体相变的影响以及以仿晶界铁素体/粒状贝氏体为基本组织的复相钢形变诱导铁素体相变规律.研究表明,仿晶界铁素体/粒状贝氏体复相钢进行微合金化,会使其形变诱导铁素体相变受到抑制而推迟;同时因为微合金元素的加入,细化了相变中诱导析出的铁素体晶粒,有利于复相钢中粒状贝氏体的形成.形变参数对相变过程有着显著的影响,奥氏体化温度决定了奥氏体原始晶粒尺寸同样影响着形变诱导铁素体相变过程.采用合适的形变参数和奥氏体温度都可以促进形变诱导铁素体相变的进行从而细化铁素体晶粒.     

普通低碳钢形变诱导铁素体晶内和晶界的析出行为

利用TEM，萃取和X－ray衍射方法分析了利用形变诱导铁素体和铁素体再结晶机制获得超晶铁素体的晶内和晶界析出碳化物的成分和析出行为，证明晶内以M3C形成弥散析出，晶界面以层片状形式析出和碳为短程扩散行为。     

3Mn-0.2C中锰钢形变诱导铁素体动态相变机理

利用Gleeble热模拟、SEM、EBSD和EPMA等方法,研究了3Mn-0.2C中锰钢热变形中发生的形变诱导铁素体相变的组织转变行为,分析了中锰钢形变诱导超细晶组织的形成机理及其在热变形后亚动态过程中的组织稳定性。结果表明,3Mn-0.2C中锰钢在α+γ两相区变形时会诱发形变诱导铁素体相变,通过相变形成由超细晶铁素体、细小残余奥氏体和马氏体组成的多相组织。形变诱导铁素体以不饱和形核和有限生长的模式进行相变,这是导致铁素体晶粒超细化的重要机理。同时,在超细晶铁素体晶界及三叉晶界处形成的细小富Mn残余奥氏体使形变诱导相变组织具有优异的组织稳定性。     

形变奥氏体→先共析铁素体相变动力学的研究

试验研究了含Nb0.037%微合金钢形变奥氏体→先共析铁素体等温转变分数f_v随等温时间t的变化规律。结果表明1n1n(1-f_v)~(-1)-Int关系并不严格遵循Avrami方程,而是呈两段直线状。对此给出了与Cahn不同的理论解释。     

低碳钢形变诱导铁素体相中碳原子的扩散与稳定性研究

利用热模拟机Gleeble-3500在温度Ae3-Ar3之间对低碳钢进行了形变诱导铁素体相变的实验研究,其应力-时间曲线表明,形变诱导铁素体相变在很短时间内转变完全,碳(C)得不到充分扩散.电子探针分析表明,诱导铁素体相中C含量远高于常规铁素体中的C含量.扫描电子显微镜分析表明,由于C含量的过饱和导致诱导铁素体是一种非稳定状态的过渡相,在回火过程中,诱导铁素体相中过饱和C将扩散逸出而最终向稳态铁素体相转变,其硬度随之降低.     

低碳钢在Ac1点以下温度变形时的铁素体动态再结晶

采用Gleeble-2000型热模拟试验机进行平面应变压缩实验,以及扫描电镜、透射电镜和电子背散射衍射技术等实验手段研究了Q235级别低碳钢中铁素体在变形温度为700-550℃、应变速率为1×101-5×10-4s-范围的变形特性及组织演变规律.结果表明在本实验变形条件范围内,存在两种铁素体动态再结晶现象,低热加工参数Z值条件下的不连续动态再结晶和高Z值条件下的连续动态再结晶.钢中的珠光体对铁素体动态再结晶起促进作用.通过铁素体动态再结晶,可细化低碳钢中的铁素体晶粒.Z值越高,细化效果越明显,可得到平均晶粒尺寸为2 μm左右的超细晶铁素体组织.     

球磨纯铁中纳米铁素体的形成机制

通过形貌观察和硬度测试研究了球磨纯铁中纳米铁素体的形成机制，结果表明，在球磨过程初期，纳米铁素体首先在球磨颗粒的表层区域形成并呈现层片状结构，扫描电镜（SEM），透射电镜（TEM）和高分辨电镜（HREM）观察表明，层片状纳米铁素体区与颗粒内部加工硬化区具有不同的微观结构，而且它们之间的界面十分明显，显微硬度测试试表明，前者的硬度数值明显高于后者，进一步的球磨过程导致颗粒细化并完成转变为纳米铁素体，分析表明，纳米铁素体的形成是由于球磨过程中加工硬化效应产生的位错胞墙结构向晶界结构转变而导致的，这也是造成加工硬化区与纳米铁素体之间存在的硬度差异的原因。     

中碳钢回火马氏体热变形过程中的铁素体动态再结晶

利用热压缩实验, 研究了中碳钢回火马氏体在700 ℃/0.01 s^-1条件下变形时的组织演变规律, 分析了渗碳体粒子状态的影响. 实验结果表明: 中碳钢回火马氏体热变形过程中, 发生了渗碳体粒子粗化和铁素体动态再结晶, 形成由微米级的等轴铁素体晶粒与均匀分布的渗碳体粒子组成的超细化(α+θ)复相组织. 与静态回火相比, 形变促进Fe原子和C原子的扩散, 使渗碳体粒子粗化动力学提高2-3个数量级. 渗碳体粒子的粗化主要来自铁素体晶界上粒子尺寸的增加, 铁素体晶粒内部的细小粒子尺寸无明显变化但数量减少, 前者有助于以多粒子协同方式实现粒子激发形核, 后者减小了晶界迁移的阻力, 两者均有利于铁素体动态再结晶的发生. 随着初始组织中渗碳体粒子尺寸的减小, 发生动态再结晶所需应变量增大, 但所得复相组织更加均匀、细化.     

热变形条件下C-Mn钢奥氏体→铁素体相变模拟

为了定量考虑热变形对普碳钢奥氏体向铁素体转变的影响，计算了热变形的C－Mn钢中的位错密度和变形储存能。在计算变形奥氏体向铁素体的平衡转变温度时，将计算所得变形储存能加在母相γ的能量项中，从而使变形奥氏体向铁素体转变的平衡转变温度Ae3提高，在本工作的热变形条件下，变形储存能为10－20J/mol，使平衡转变温度Ae3提高10K左右，因而相同的冷却条件下奥氏体向铁素体转变的实际温度Ar3也会提高。从γ/α界面移动速度控制铁素体生长速度角度的计算表明，奥氏体中储存能ΔGdef使相变驱动力ΔG^γ→α增加，使铁素体的长大速度增加，加速奥氏体向铁素体的转变过程，但长大速度并未发生数量级的变化。在连续冷却相变模拟的过程中，利用超组元模型计算相变的平衡参数，计算结果与文献实验结果吻合良好。     

Mn含量对低碳钢中铁素体动态再结晶的影响

利用Gleeble 1500型热模拟试验机进行单向热压缩实验,借助金相分析技术、扫描电镜技术等手段研究了3种碳含量基本相同、Mn含量不同的低碳钢在变形温度分别为700和600℃、应变速率分别为10^-3s^-3-10^1s^-1条件下的热变形行为以及组织演变规律,分析了Mn含量对低碳钢中铁素体动态再结晶行为的影响．结果表明：本实验所用3种低碳钢中的铁素体在一定变形条件下均发生了动态再结晶,但Mn含量越低,发生动态再结晶的工艺范围越宽．Mn对钢中铁素体动态再结晶的影响主要表现在：Mn含量增加,一方面可导致钢中珠光体增加,另一方面提高了低碳钢在铁素体相区变形时的形变激活能;前者促进、后者阻碍了铁素体动态再结晶．总体上,Mn含量的增加对铁素体动态再结晶过程不利．在铁素体动态再结晶能够进行完全的工艺条件下,增加低碳钢中的Mn含量可以得到更加细小的铁素体动态再结晶晶粒．     

低碳钢低温变形γ→α相变行为的预测模型

从变形使孕育期缩短的角度，讨论了形变诱导相变的发生条件，计算了不同变形条件下几种成分的低碳钢变形过程析出铁素体的开始温度Ar3d，发现同样变形条件下，碳含量越低的钢种，其Ar3d越高；同一成分钢种，随着变形量增加或变形速率减小，Ar3d提高，基于相变动力学理论，在形核速率计算中充分考虑变形和过冷的双重作用，探索了低温变形诱导铁素体相变的动力学模型，用该模型进行的计算机模拟结果和实验结果吻合良好，表明这种理论处理方法可用来模拟这种相变过程。