贝氏体碳化物形成机理

贝氏体碳化物有θ-Fe3C、ε-Fe2.4C两类,其形成机理至今没有搞清,且有学术论争.本文通过对P20钢、718钢、23MnNiCrMo钢等钢贝氏体碳化物的电镜观察和理论分析,表明:贝氏体铁素体中的碳原子是过饱和的,过饱和度约小于0.2%C.在铁素体内部不具备形成碳化物的条件.依靠碳原子的长程扩散和铁原子的热激活迁移,贝氏体碳化物在BF/γ相界面上形核,并沿着相界面长大,可以长入铁素体亚单元之间,或长入奥氏体中,碳化物停止长大后可被铁素体包围.贝氏体碳化物形成过程中,铁原子和替换原子的迁移是热激活的界面控制过程.     

200Cr12钢下贝氏体碳化物来源及形成机制

通过本文实验用钢的研究，证明了下贝氏体碳化物的来源。用透射电镜（ＴＥＭ）证实下贝氏体碳化物在下贝氏体铁素体宽面上巨型台阶前沿析出，且呈楔状形态，楔根（较粗的一端）源于巨型台阶前沿，楔尖指向奥氏体基体内部；随着离α／γ界面距离的增加，楔状碳化物截面逐渐变细，最后演变为楔尖状。实验表明：下贝氏体碳化物优先在α／γ界面上巨型台阶阶面前沿形核，或在界面附近奥氏体侧形核，也可在贝氏体铁素体亚片条间奥氏体内形     

铬钼钢贝氏体组织形貌及形成机理

将12CrMo、20CrMo、35CrMo和9CrMo钢在不同温度奥氏体化后,经中温等温转变,采用金相显微镜和QUANTA-400环境扫描电子显微镜观察了贝氏体的组织形貌,分析了其形成机理.结果表明,在低碳铬钼钢中形成无碳贝氏体;中碳铬钼钢的上贝氏体也是无碳贝氏体,下贝氏体中则有碳化物析出;而在高碳铬钼钢中,形成羽毛状的上贝氏体和竹叶状的下贝氏体.这表明含碳量对贝氏体的组织形貌有重要的影响.当贝氏体铁素体片条之间不能合并时,形成无碳贝氏体,随着含碳量的增加,当有碳化物析出时,就会形成羽毛状的上贝氏体或竹叶状的下贝氏体.     

下贝氏体中碳化物的析出

通过3组实验证实了下贝氏体碳化物是在α/γ界面的奥氏体一侧析出,并向奥氏体中生长,同时也在贝氏体亚单元之间析出.在形态上,碳化物存在于铁素体内,也可跨越α/γ或α/α界面;在整个相变过程中,铁素体与碳化物的长大呈相互竞争机制,碳化物从α/γ界面的γ一侧析出,但铁素体的长大速度远高于碳化物,二者长大的结果是铁素体将碳化物包围,导致碳化物似乎是由铁素体中析出的假象;用热力学及台阶理论对实验结果做了分析,在实验证据及理论分析的基础上,提出了下贝氏体碳化物的析出及长大模型;下贝氏体碳化物是由富碳残余奥氏体中析出而不是由碳过饱和的铁素体中析出,其实质是确定新形成的贝氏体铁素体中是否含有过饱和碳,这直接涉及贝氏体相变机制的类型.     

下贝氏体碳化物源的高温电镜观察

在JEM-1000超高压透射电镜高温台中对40CrMnSiMoV钢310℃等温所得下贝氏体进行定点动态观察的结果表明,原先无碳化物的贝氏体铁素体内,在高于等温转变温度经一定时间回火后,析出了典型下贝氏体碳化物。这说明下贝氏体铁素体是过饱和碳的。奥氏体中也可析出碳化物,但不具备下贝氏体碳化物的典型特征。     

贝氏体碳化物的形成机理—贝氏体相变新机制

研究贝氏体碳化物的形成规律具有重要理论意义。实验观察表明,在有碳化物贝氏体中只有θ-渗碳体和ε-Fe_(2.4)C,没有特殊合金碳化物。贝氏体碳化物呈短棒状,沿着BF的长轴方向分布(上贝氏体)或与贝氏体铁素体片呈角度分布(下贝氏体),分布于贝氏体铁素体片条内部,即贝氏体碳化物(BC)被贝氏体铁素体包围。贝氏体碳化物来源于贝氏体铁素体片条之间的富碳奥氏体或贝氏体亚单元间的富碳奥氏体。碳化物在BF/γ相界面上形核,并且向奥氏体内部长大。贝氏体碳化物的形核-长大是依靠界面原子非协同热激活迁移实现位移,铁原子和替换原子在BC/BF相界面和Bc/γ相界面上热激活跃迁,BC向奥氏体内长大,也可以向铁素体内长大。     

贝氏体相变新机制的研究

21世纪以来,内蒙古科技大学在贝氏体相变理论研究方面取得了新成果。指出了过渡性是贝氏体相变的主要特征;提出了贝氏体的新定义和贝氏体相变的新机制;贝氏体相变在晶界形核,晶核是单相贝氏体铁素体（BF）,不是BF共析分解;在贫碳区形核,是贫碳的γ→α理的无扩散相变,不是切变过程,而是以界面替换原子非协同热激活跃迁方式形核长大;钢中贝氏体碳化物（Bc）在γ/α相界面上形核,向BF中长大,最终被铁素体包围,也是以界面原子热激活跃迁方式进行的。     

碳含量对铬钼钢贝氏体组织形貌的影响

取超低碳的高纯钢和12CrMo、20CrMo、35CrMo、9Cr2Mo和GCr15等工业用钢,淬火时发生中温转变．然后应用QUANTA-400型环境扫描电镜观察贝氏体组织形貌的变化。发现,随着碳含量的增加,过冷奥氏体在中温区的转变,由块状相变到低、中碳无碳化物贝氏体转变,演化到高碳羽毛状上贝氏体和竹叶状下贝氏体。表明含碳量对贝氏体形貌产生显著的影响。探讨了影响机制,认为：（1）块状转变与贝氏体相变有亲缘关系。贝氏体相变时由成分涨落形成贫碳区,并且在贫碳区中形核（BF）,它与块状转变的γ→α没有本质上的区别,属于非协同型的无扩散相变。依靠原子的热激活跃迁进行界面移动的过程,新相可连续长大。（2）随着碳含量的增加,在贝氏体铁素体片条之间留下富碳的奥氏体薄膜,铁素体片条之间不能融合时,则得到无碳贝氏体;如果BF片条之间的富碳奥氏体中析出碳化物,则形成羽毛状上贝氏体;如果在BF／γ相界面上析出碳化物,将贝氏体片分割成许多细小的亚单元,则得到竹叶状下贝氏体。     

无碳化物贝氏体耐磨铸钢材料的研制与应用

研究了无碳化物贝氏体耐磨铸钢材料的组织、力学性能和耐磨性能。结果表明。热处理采取960-1000℃正火、250-350℃回火。铸钢的组织为贝氏体铁素体和奥氏体组成．为无碳化物贝氏体组织，具有良好的强度和冲击韧度。在450℃回火，出现贝氏体回火脆性，发生贝氏体铁豪体和奥氏体钼织的分解。冲击韧度最低。与几种进口铲齿材料耐磨性试验对比说明，无碳化物贝氏体铸钢铲齿具有良好的耐磨性能。可作为一种新型的铲齿材料，并介绍了奥氏体-贝氏体耐磨材料的实际应用情况。     

Morphology and growth process of bainitic ferrite in steels

The morphologies and the formation mechanisms of isothermally transformed Widmanstatten ferrite and bainite in various steels were investigated. Widmanstatten ferrite often grew from the grain boundary ferrite allotriomorph formed by a diffusional mechanism in the temperature range of the upper C-curve, whereas, bainite grew directly from an austenite grain boundary showing its own C-curve in a TIT diagram at temperatures between Bs (bainite starting temperature) and Ms (martensite starting temperature). Both structures accompanied well-defined surface reliefs of the invariant plane strain-type, and were in the shape of a lath or a plate consisting of several parallel needle-like ferrite subunits with parallelogram cross sc:ctions. The crystallographic properties of Widmanstatten ferrite and upper bainite were similar to those of lath martensite. Therefore, it was concluded that the difference between bainitic ferrite and Widmanstatten ferrite existed only in the nucleation events, where both structures grew by the same mechanism.     

Dielectric properties of doped silicon carbide powder by thermal diffusion

The doped SiC powders were prepared by the thermal diffusion process in nitrogen atmosphere at 2 000℃. Graphite film with holes was used as the protective mask, The dielectric properties of the prepared SiC powders at high frequencies were investigated. The complex permittivity of the undoped and doped SiC powders was measured within the microwave frequency range from 8.2 to 12.4 GHz. The XRD patterns show that before and after heat treatment no new phase appears in the samples of undoped and nitrogen-doped, however, in the aluminum-doped sample the AIN phase appears. At the same time the Raman spectra indicate that after doping the aluminum and nitrogen atoms affect the bond of silicon and carbon. The dielectric real part （ε） and imaginary part （ε＂） of the nitrogen-doped sample are higher than those of the other samples. The reason is that in the nitrogen-doped the N atom substitutes the C position of SiC crystal and induces more carriers and in the nitrogen and aluminum-doped the concentration of carriers and the effect of dielectric relaxation will decrease because of the aluminum and nitrogen contrary dopants.     

热应力作用下碳化钨基钢结硬质合金梯形裂纹的形成机理

在自约束型热疲劳试验机上对碳化钨含量不同的钢结硬质合金进行了热疲劳试验，用金相显微镜和扫描电镜对热疲劳裂纹扩展行为进行了研究。结果表明：在热应力作用下，不仅在合金的表面，在合金的内部都形成了“梯形”裂纹。这种形态的裂纹是由试样缺口处的热疲劳裂纹扩展而引起的，合金中的钢基体相阻碍裂纹扩展，而WC硬质相诱导裂纹扩展，这两种因素的综合作用促使热疲劳裂纹成“梯形”扩展。分析认为：使WC粒子在钢基体中均匀分布，提高钢基体的热疲劳抗力，从而来阻止梯形裂纹的形成，是提高碳化钨钢锆硬质合金抗热疲劳性能的有效途径。     

真空钎焊金刚石界面碳化物的形貌

采用Ni-Cr、Ag-Cu-Ti和Ti-Zr-Ni-Cu等钎料分别对单晶金刚石与基体进行真空钎焊。SEM、EDS和XRD等分析结果表明,在一定的钎焊温度、时间及真空度下,金刚石与所有钎料均形成化学冶金结合,在不同钎料界面形成的碳化物的种类、数量和形貌分布却显著不同;Ni-Cr合金钎料在界面处形成片状的Cr3C2和针状Cr7C3;Ag-Cu-Ti钎料则生成不连续分布块状TiC,Ti-Zr-Ni-Cu生成的是呈鹅卵石状连续分布的TiC。     

不同基体材料TD法盐浴渗钒层的组织及硬度

通过对45、T10、T12、W6Mo5Cr4V2、GCr15、Cr12MoV钢六种不同的基体进行盐浴渗钒,并对渗钒层的组织、厚度、成分和硬度进行测试比较。结果表明,基体化学成分对覆层的厚度、成分和硬度均有影响。基体中的固溶碳含量能促进覆层的生长,增加覆层厚度,提高覆层中的C/V浓度比,改善覆层硬度。而且,对覆层的能谱分析结果表明在碳素钢基体上的覆层中只含有C、V、Fe三种元素,而在合金钢基体上的覆层中还探测到了少量的来自基体的合金元素,这些合金元素向覆层中的扩散可以显著提高覆层的显微硬度。     

含Nb无碳化物贝氏体/马氏体钢的组织与性能

研究了TMCP和回火工艺参数对含Nb无碳化物贝氏体/马氏体钢组织与力学性能的影响。结果表明,轧后空冷可获得超高强无碳化物贝氏体/马氏体复相钢,屈服强度高于1000 MP、抗拉强度高于1800 MP;贝氏体含量略高,钢的回火稳定性较好。空冷有利于微合金元素Nb第二相粒子析出,发挥细晶强化作用,提高钢的强韧性。回火过程中,随着回火温度的升高,抗拉强度逐渐降低,冲击性能呈现“W”型变化趋势。350~400 ℃回火时,强韧性最优,450 ℃回火时,发生回火脆性。