应力应变对马氏体相变动力学及相变塑性影响的研究

针对应力应变对马氏体相应动力学及相变塑性的影响进行了研究。得到了应力作用下相变动力学和相变塑性的计算模型，而且发现相变前预应变限制了相变塑性的数量和相变反应的速度，使之不能用弹性状态下得到的模型进行简单的外推，并利用应力应变诱导相变，母亲上强化等理论进行了解释。     

应力对核反应堆压力容器大型锻件用钢相变动力学和相变塑性影响的研究

以核反应堆压力容器 (RPV)大型锻件常用钢为对象 ,研究了应力对贝氏体相变的相变动力学及相变塑性的影响 ,得到定量描述应力诱导相变及相变塑性的模型 ,为下一步利用数值模拟优化该钢的热处理工艺打下了基础     

5CrNiMoV钢马氏体相变塑性和应力对其相变动力学的影响

利用DIL-805ADT动态相变膨胀仪测定了5CrNiMoV钢在低于奥氏体屈服强度的应力下的马氏体相变膨胀曲线,根据膨胀曲线分析并计算出了不同应力下Greenwood-Johnson相变塑性机制中的相变塑性系数k值和Koistinen-Marburger马氏体相变动力学模型中α和Ms的值,并且将Greenwood-Johnson模型和Leblond模型计算结果与实际试验值对比。结果显示:k值随应力的变化有所波动,但趋近于一个定值;通过对比,Leblond模型更符合试验结果;Ms点随着应力的增大呈现微小的上升趋势,说明小于或等于80 MPa 的应力对Ms点的影响不显著;拉应力下α值普遍大于无应力下的α值,压应力下α值普遍小于无应力下的α值,说明拉应力对相变有一定的促进作用,压应力对相变有一定的阻碍作用。     

3Cr2Mo钢马氏体相变塑性及应力对其相变动力学的影响

通过不同单轴拉/压应力载荷作用下的膨胀试验研究了3Cr2Mo钢中马氏体相变的相变塑性和应力对马氏体相变动力学的影响。结果表明:所测定的Greenwood-Johnson相变塑性模型中参数K随等效应力增加而增加,表征马氏体相变动力学的Koistinen-Marburger方程中系数α约为0.0236,应力状态对其没有明显影响。马氏体点(MS)范围在410～438℃之间,且随等效应力值的增加而升高。     

应力对U75V重轨钢珠光体转变的相变塑性影响

基于Greenwood-Johnson理论,采用Gleeble-1500D热模拟实验机,对U75V重轨钢连续冷却转变过程中珠光体转变的相变塑性进行研究。通过测定不同加载应力下的膨胀曲线,对总变形中的组成应变,即热应变、相变应变、弹性应变、相变塑性应变进行分离,建立重轨钢相变塑性模型方程,通过数值模拟对热处理工艺进行优化。计算结果表明,重轨钢U75V在珠光体相变过程中,热应变在总应变中占80%以上;相变塑性应变在总应变中所占比例的最大值随应力而增加,当加载应力为-45MPa、相变在577.1℃结束时,相变塑性应变占总应变的比例最大可达到12.5%。     

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。     

低合金钢珠光体→奥氏体相变动力学

采用DSC法研究了低合金钢组织中珠光体→奥氏体的相变动力学.结果表明:该低合金钢的相变表观激活能为1141.04 kJ/mol,其相变激活能随其相变体积分数的增加而逐渐减小.并在此基础上绘制了相变体积分数与温度之间的关系曲线.     

相变塑性对低温相变钢焊接接头残余应力计算精度的影响

基于JWRIAN焊接数值模拟软件,开发了考虑固态相变的热-冶金-力学耦合的数值计算方法来模拟低温相变钢的焊接残余应力.重点讨论了固态相变中的体积变化、屈服强度变化和相变塑性对焊接残余应力的影响.结果表明,相变引起的体积变化和屈服强度变化对最终的焊接残余应力分布和大小有显著影响,相变塑性与前两者相比较影响相对较小,但它对焊缝和热影响区在相变过程中的应力变化趋势有一定的减缓作用,从而适度"松弛"了残余应力.     

应力作用下的相变

水静压抑制Fe-C和钢中体积膨胀型相变，如铁素体、珠光体、贝氏体和马氏体相变。单向应力促发铁素体和珠光体相变，拉应力的效果尤为显著。0．38C-Cr-Mo钢中，铁素体、珠光体和贝氏体相变在应力下的动力学，可由Johnson-Mehl-Avrami方程中加入应力因子经修正来描述。由于铁素体和珠光体的化学驱动力小，应力所作膨胀功使形核率(J^*)增高和孕育期τ缩短。而贝氏体相变中，可能由于应力下碳自奥氏体贫化，或减少相界面能，从而使τ增高和τ缩短，待试验予以证明。水静压对Ms温度影响的定量描述因不同材料而异。列出Patel-Cohen所建立的dMs／dσ方程，及本文作者提出的应力影响Ms的方程。应力诱发马氏体会改变其晶体学及形态，提出以形核率的数值来判定其形态。奥氏体的力学稳定化在马氏体相变中主要由于奥氏体强化所导致，在贝氏体相变中却主要由于晶体学阻碍长大所造成的。     

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。     

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 采用非等温差示扫描量热法（DSC）测试了不同冷却速率下低合金钢中奥氏体→珠光体转变温度和转变时间,并计算了奥氏体→珠光体转变激活能。结果表明,随着冷却速率的提高,相变温度降低,相变时间缩短,相变激活能随着相变体积分数的增加而逐渐减小。     

球墨铸铁中珠光体开始转变动力学数学模型

珠光体球墨铸铁正大量地被应用于许多重要、关键汽车零件的制造之中．但是珠光体球墨铸铁零件的生产过程和其质量及性能却不能得到有效的控制。根据Johson-Mell珠光体转变动力学理论和Hiller珠光体长大理论，采用待定系数法，求得了能够正确描述球墨铸铁中珠光体转变真实过程的动力学数学模型。并对连续冷却条件下珠光体的连续转变作了深度的分析。通过球墨铸铁的连续冷却实验．证明了该数学模型的科学性、合理性和可行性，可应用于珠光体球墨铸铁的实际生产中，指导生产工艺的制定和对产品质量、性能的预测、控制，具有高的学术价值和工程应用价值。     

球墨铸铁中珠光体转变动力学数学模型

根据Johson-Mell珠光体转变动力学理论,采用待定系数法,求得了能够描述球墨铸铁中珠光体转变过程的动力学数学模型,并对连续冷却条件下珠光体的连续转变作了分析。通过球墨铸铁的连续冷却试验,证明了该数学模型的合理性和可行性,可作为珠光体球墨铸铁生产工艺制定和质量、性能预测的参考。     

2.25Cr-1Mo钢相变塑性的实验研究

试验测定了2.25Cr-1Mo钢贝氏体相变的相变塑性变形,并观测了相变塑性变形随相变进程的演化规律.根据试验结果确定了相变塑性模型.试验测定了应力对2.25Cr-1Mo钢贝氏体最大转变量和相变动力学参数的影响系数.     

18CrNiMo7-6渗碳钢相变塑性系数对残余应力的影响

目的 研究碳含量对相变塑性系数的影响,并精确仿真18CrNiMo7-6钢渗碳淬火后的残余应力分布。方法 制备四种不同碳含量(0.21%、0.49%、0.65%、0.87%)的全渗透试样,分别进行不同应力水平下的膨胀试验,测得不同碳含量试样的相变塑性系数K,并输入DEFORM-HT中进行残余应力仿真,同时对 16.72 mm的圆柱试样进行渗碳淬火试验,以验证残余应力模拟的准确性。结果 前三种碳含量下马氏体相变动力学参数α变化不大。基于此,提供了一种便于计算高碳含量试样不完整膨胀曲线的K值的方法,计算四种不同碳含量试样的相变塑性系数分别为7.16×10^–5、5.45×10^–5、5.53×10^–5、6.01×10^–5 MPa^–1。分别采用不考虑相变塑性即K=0 MPa^–1、取为基体值即K=7.16×10^–5 MPa^–1和试验测得与碳含量相关的相变塑性系数进行残余应力仿真,其中采用试验测得相变塑性系数仿真结果与实测的残余应力吻合度最高,残余压应力从表面到心部呈现先增大后减小的趋势。结论 经渗碳淬火后的试样表层存在碳梯度,不同碳含量下影响相变塑性系数数值的主导机制不同,导致相变塑性系数随着碳含量的增加而先降低后升高,且其对18CrNiMo7-6钢渗碳淬火后残余应力分布的影响显著。     

相变诱发塑性的影响因素研究进展

对国外相变诱发塑性影响因素的研究进展做了概述,介绍了TRIP效应及其影响因素。重点概括了化学成分对残留奥氏体量和稳定性的影响,残留奥氏体量和相变转化率及残留奥氏体中碳含量对相变诱发塑性的影响。介绍了影响TRIP效应的其它因素,如变形条件、轧制工艺和热处理制度等。这些论述有助于相变诱发塑性的进一步研究和应用。     

时效对冷拔珠光体钢力学性能的影响

用TEM观察了共析珠光体钢经真应变为2．89的拉拔变形以及不同温度时效后微观组织的变化,测量了时效温度对力学性能的影响．结果表明,大变形珠光体钢在473K时效后获得相对于时效前（σb=2061MPa）更高的抗拉强度（σb=2300MPa）,在673K时效获得较均衡的强韧性能（σb=1856MPa,δ=3．7％）．组织观察发现,大变形中溶解的渗碳体在时效过程中弥散析出,分析认为碳化物的析出阻碍位错运动,提高了该钢的力学性能．     

应力对钢中贝氏体相变的影响

外加应力使贝氏体相变形核率增大,等温孕育期缩短,即使所加应力远低于母相的屈服强度．由于钢中γ→α γ′的形核驱动力较大(约为kJ／mol数量级),贝氏体相变的嘭胀应变能很小,过小的外加应力对形核率的影响甚微．考虑在外加应力的影响下,会使界面能量有所下降,也可能发生碳原子的再分布,偏聚在晶界或其它缺陷,甚至碳化物析出都会显著地增大形核率和缩短孕育期,有待进一步实验给予证明．无应力下,贝氏体相变动力学可以用Avrami的等温相变方程来表述;应力下则符合应力下铁索体及珠光体相变的动力学模型(经修改的Avrami方程)．形变奥氏体促发贝氏体相变,但随后会发生奥氏体的力学稳定化,其机制可能和马氏体相变时的奥氏体力学稳定化不完全相同,仅形变形成的位错阻碍贝氏体以一定位向长大,使相变动力学迟缓．贝氏体相变时奥氏体力学稳定化的模型有待建立。