硅锰铸钢磁场等温珠光体相变的热动力学分析

通过对居里点以下在等温珠光体(P)相变过程中施加弱磁场的热力学及动力学研究,对珠光体相变中出现的再辉点、最高回升温度、相变不同阶段特征、最终转变量和相关的热动力学等进行了分析.结果表明:即使是弱磁场也可缩短相变孕育期,使相变时间相对延长,从而增加了珠光体转变量;珠光体在相变初期转变量较大,之后在较宽的等温时间内转变量逐渐增加;磁场对相变初期的"联发式生长"特征有促进作用;铸钢组织中的缩松缺陷会产生感应漏磁场,增加了形核位置及数量,起到了"相变反应焊合缺陷"的作用.     

应力对珠光体相变动力学及相变塑性的影响

研究了应力对 45钢珠光体相变动力学及相变塑性的影响。发现外加应力对珠光体转变有显著影响。当外载增加时 ,相变孕育期减小 ,相变速度增加。同时 ,在弹性范围内 ,相变塑性系数也随外加应力增加而增加。并且得到了应力作用下珠光体相变动力学和相变塑性的计算模型 ,用该模型对珠光体转变过程的数值模拟计算结果与实验测试结果吻合。     

Co—Ni合金磁诱发马氏体相变的热力学分析

从应力诱发马氏体相变热力学角度出发,分析了外磁场作用下具有高磁晶各向能的Co-Ni合金磁诱发马氏体相变热力学,并建立了新的数学模型。     

强磁场对硅锰铸钢等温珠光体粒化的影响

对硅锰铸钢在相变温度(A1)附近进行等温处理的研究表明,经磁场处理后的试样组织中存在更多的粒状珠光体组织。此粒状珠光体由两部分构成:一部分来自块状铁素体中直接析出粒状的不连续渗碳体;一部分来自等温过程中片状渗碳体的熔断。磁场通过促进铁素体的形核与长大,使较多的碳原子"陷落"在铁素体内以沉淀析出方式形成粒状渗碳体,处理温度越低,此作用越明显。此外,磁场下珠光体组成相磁致伸缩率存在差异,引起珠光体两组成相之间的应变能变化,有利于渗碳体以球状析出于奥氏体或铁素体中,也对粒状珠光体分数的增加作出贡献。     

强磁场对硅锰铸钢等温珠光体转变的影响

对硅锰铸钢在强磁场下低于A1点的等温珠光体转变组织及性能进行了研究。结果表明,强磁场明显促进了珠光体的转变,珠光体的转变量随磁场强度的升高而增加,磁场作用时间的延长也会使珠光体转变量增加。在珠光体长大过程中,强磁场促使渗碳体由分叉的短杆状趋向更完整片层,两相趋于平行排列,且随磁场强度的增加,铁素体和渗碳体片层宽度均呈下降趋势,片层间距减小。     

EBSD技术在磁场下等温珠光体相变研究中的应用

讨论了背散射电子衍射(EBSD)技术在获得有关Fe-2Si-3Mn(at%)铸钢磁诱发珠光体(MIP)相变的多相组织信息方面的实际应用。结果表明,面扫描中电子背散射衍射花样(EBSDP)的标定率与MIP的转变量关系极大,转变量越大则标定率越高,面扫描分析数据能更好地反映MIP的分布、取向和结构信息,相变初期形成的珠光体MIP存在微织构<100>//ND;相变早期形成的珠光体量较少,区域扫描中EBSDP标定率低,晶体学取向分析可用各个珠光体(P)团内铁素体片的点分析结果的集合来定性描述,有望获得磁场处理后多晶样品表面的微织构信息。对实际样品的分析还表明:同一P团可由多形核机制形成;相变的初期阶段在原奥氏体晶界上的不连续析出物为铁素体。     

相变温度对珠光体轨钢组织和性能的影响

通过在Gleeble-1500热模拟试验机上的模拟加热和冷却实验,研究了在不同温度下珠光体等温转变后,珠光体轨钢的显微组织和力学性能。结果表明:随着等温温度的升高,相同奥氏体化温度下,相变后珠光体组织中珠光体域的尺寸也随之增大,珠光体片间距随相变温度的升高也逐渐增大。实验钢的力学性能测定结果表明,硬度随着相变温度的升高,呈直线下降趋势;室温冲击韧度随等温温度的升高,也呈下降趋势。从珠光体转变机理方面,对上述关系进行了分析,阐明了相变温度对控制珠光体钢轨组织和性能的影响。     

钢中珠光体相变机制的研究进展

简要总结了钢中珠光体相变的机制，特别是珠光体形核的晶体学和长大的动力学。基于形核时的最小形核能和渗碳体与铁素体“合作”生长的要求，珠光体通常在奥氏体晶界形核并只向某一晶粒内生长，因而晶界珠光体与相邻晶粒存在特定取向关系而与生长进入的晶粒无特定取向关系。晶体学研究表明，珠光体形核的领先相与碳浓度及渗碳体与铁素体间的取向关系(分别为Pitsch-Petch、Bagaryatsky或lsaichev)无关。最近的研究发现，具Bl结构的非共格杂质粒子界面是过共析钢中晶内珠光体形核的有效位置，初步的结果表明，晶内珠光体形核的原因在于杂质粒子生长造成的局部区域碳贫化及低能的珠光体，杂质界面取代高能的奥氏体，杂质界面。特定过冷度下的层片间距与正向界面推移速率的关系是珠光体生长动力学的主要问题。基于珠光体与奥氏体间的无序界面假设和稳态扩散方程分别发展了以体扩散控制和以界面扩散控制为主的动力学理论。两种理论均与实验结果符合较好，但后者似更合理。最近的实验在珠光体中发现了生长台阶与结构台阶，表明生长动力学方程需要修正。     

铬含量对中碳锰铬钢珠光体相变组织和性能的影响

采用热膨胀仪测定了含Cr量分别为1 mass%和2.5 mass%的中碳锰铬钢55Mn2Cr、55Mn2Cr3的过冷奥氏体连续转变曲线,结合组织观察、硬度测定、动力学分析、热力学计算等研究了Cr元素含量对中碳锰铬钢珠光体相变过程、组织和硬度的影响。研究表明,55Mn2Cr3钢较高的淬透性和较大珠光体球化倾向缩小了其片状珠光体转变区;55Mn2Cr钢能在较宽冷速范围内、较低温度下获得细片珠光体,硬度330 HV左右。     

积累冲击能量对ZGMn8CrMo表层应变诱发马氏体相变的影响

在低、中等冲击能量条件下实现应变诱发马氏体相变是ZGMn8CrMo钢的重要服役特征.应用MLD-10型冲击磨料磨损试验机,研究了积累冲击能量与ZGMn8CrMo材料应变诱发马氏体相变量的关系.结果表明,随着积累冲击能量的增加,其应变诱发马氏体量增加,并得到了二者之间关系的经验公式:y=12.1 lnx 16.4,为探讨该材料的应用范围提供了依据.     

珠光体转变形核的研究

采用35CrMo、T8钢,奥氏体化后以等温淬火等方式在TTT图的孕育期附近令珠光体形核一长大.应用QUANTA-400型环境扫描电镜、JEM-2100透射电镜观察珠光体形核的情况.观察发现,片状珠光体在奥氏体晶界、界棱等处形核,晶核由共析铁素体+渗碳体两相组成,共析共生.理论计算表明,在700～650℃,临界晶核尺寸r*=150～70 nm;临界形核功ΔG*=155～292 J/mol.     

珠光体转变理论研究的新进展

本文综合近年来的研究成果,阐述了钢中共析分解的新机制,对于"相间沉淀"机理做了新的解释,重申了珠光体的新概念.认为:珠光体是共析铁素体和共析渗碳体(或碳化物)构成的整合组织,不是机械混合物.珠光体的形核-长大是以界面扩散为主进行的相变.过冷奥氏体在一定过冷度下,将出现贫碳区和富碳区的涨落.加上随机出现的结构涨落、能量涨落,非线性的因果正反馈相互作用,同时在贫碳区和富碳区分别建构铁素体核坯和渗碳体(或碳化物)核坯,共同组成珠光体的晶核(F Fe,C).铁素体和渗碳体两相是共析共生,协同长大,不存在领先相."相间沉淀"是珠光体转变的一个特例,应用共析分解的新理论解释了"相间沉淀"机理.珠光体转变临界点、片间距、力学性能等的变化都是非线性的.     

控冷工艺对低碳钢珠光体转变及力学性能的影响

生产低碳钢带钢,采用层流冷却后段冷却且卷取温度低于空冷的Ar1时,由于抑制了先共析铁素体的析出,成品带钢组织中获得了远超平衡含量的退化伪珠光体组织。本试验研究了层流冷却后段冷却下不同卷取温度对带钢显微组织、力学性能的影响。结果表明：卷取温度在600 ℃以上时,卷取温度越低,带钢的强度越高;卷取温度为540 ℃时,带钢组织中渗碳体在晶界偏聚程度较高,导致力学性能恶化。     

超细晶过共析钢的纳米球状珠光体转变

过共析钢在奥氏体化温度下加热后空冷或炉冷将会产生片状珠光体组织和网状渗碳体,在超细晶条件下得到了不遵循这一规律的固态相变新现象。本实验采用高能球磨快速烧结方法制备了超细晶过共析钢块体试样,通过控制球磨时间控制烧成试样晶粒度。结果表明：当球磨时间超过40 h,烧结后试样晶粒细化到2～4μm的量级,试样空冷无法得到片状珠光体,经共析转变得到纳米级球状渗碳体和铁素体组织,渗碳体球的尺寸在10～100 nm范围。热力学分析表明,晶粒细化导致原奥氏体中碳化物形核率增加,尺寸较小的粒状碳化物相对于片状碳化物具有更大的形核动力;动力学分析表明,晶粒细化导致钢中碳扩散速度提高,层片状珠光体的长大受到抑制,共析转变中珠光体更易长成为粒状。     

Influence of austenization temperature on the morphology of pearlite in Fe-0.12%C alloy under high magnetic field

借助于光学显微镜研究了强磁场(12 T)下奥氏体化温度对Fe-0.12%C合金连续 冷却转变显微组织形貌的影响, 结果表明: 随着奥氏体化温度的升高, 铁素体晶粒沿磁 场方向伸长且呈链状排列, 珠光体团长轴方向与磁场方向平行且伸长的程度增强; 相同 强磁场热处理条件下, 板平面平行于磁场方向比垂直于磁场方向放置的试样的铁素体面 积百分含量高, 同时铁素体晶粒沿磁场方向伸长且呈链状排列, 珠光体团长轴方向与磁 场方向平行且伸长的程度低.