合金元素配分对珠光体相变热动力学及其奥氏体化影响的研究进展

珠光体相变及其奥氏体化作为涉及三相、两界面的复杂相变过程,其相变过程和物理本质仍有待探索和研究。本文综述了合金钢中珠光体的相变过程,阐述了间隙型合金元素C和置换型合金元素M在相变过程中的配分行为,并介绍了相场模拟在珠光体相变过程中的应用。基于本课题组前期大量的实验和计算结果,进一步讨论了组织与成分的不均匀性对于珠光体逆奥氏体化相变的影响,由于C与M在扩散系数上存在巨大差异,使得该过程中存在动力学发生显著变化的临界转变温度(PNTT)。在此基础上,本文创新性地提出了一种近共析成分含锰钢的热处理工艺,相比于传统Q&P工艺可极大地提高Mn在残余奥氏体中的富集程度,进而提高奥氏体稳定性,为更加系统深入地调控马氏体/奥氏体双相钢组织提供理论指导。

两相区形变对含铜低碳钢合金元素配分的影响

采用DIQ(两相区形变-保温-淬火)热处理工艺,借助扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)等测试手段研究了两相区不同变形量对一种含Cu低碳钢组织演变、位错密度和Mn、Cu合金元素配分行为与分布的影响规律。结果表明,对于经历了两相区热模拟压缩变形处理的含Cu低碳钢,随变形量的增加,铁素体和马氏体组织均趋于细化,位错密度逐渐增加,合金元素配分行为先增强后减弱。两相区变形处理的变形量为10%时,Mn、Cu原子的配分效果最好,二者在马氏体中的平均含量较原实验钢分别提高了62.82%和20.73%。

形变及合金元素配分协同作用对含Cu低碳钢组织和性能的影响

采用形变＋Q＆P及形变＋I＆Q＆P热处理工艺,研究了形变及合金元素协同作用对一种含Cu低碳钢组织性能的影响。结果表明：实验钢经两种形变工艺处理后的组织均由一次淬火马氏体和新生马氏体组成,且经形变＋I＆Q＆P处理后晶粒细化效果更明显;实验钢经形变＋Q＆P工艺获得了10.9%的残余奥氏体,经形变＋I＆Q＆P工艺处理后其残余奥氏体含量高达13.2%,较前者提高了21%;与形变＋Q＆P处理相比,在抗拉强度基本相同的前提下,形变＋I＆Q＆P工艺处理的实验钢的伸长率提高到17.1%,强塑积高达22469MPa·%,形变及合金元素配分协同作用实现了细晶强化和提高塑性的双重效果。

TC21合金α+β→β相变时膨胀效应与合金元素配分行为

采用膨胀仪、OM、SEM和TEM及EDS研究了TC21钛合金在连续加热过程中α+β→β相变时膨胀效应和合金元素的配分行为。结果表明:TC21合金在连续加热过程中α+β→β相变时试样长度的变化,一方面是由于密排六方α相向体心立方β相的转变,另一方面,α相不断溶解过程中α相稳定元素和β相稳定元素在两相中的配分,也会导致试样的轴向长度变化。同时发现在α+β→β相变过程中,α相中Al元素随着α相不断溶解,浓度逐渐下降,而在β相中,Al元素浓度逐渐升高。合金元素Al含量增加对α相体积影响不大,但使β相的体积缩小,这是TC21合金长度收缩的主要原因。然而合金元素Mo、Cr、Nb在α→α+β转变过程中又向α相中扩散,在相互扩散过程中还在α/β界面上出现成分不平衡的现象。