低碳钢形变诱导铁素体相变过程中碳的扩散行为

在Gleeble 1500热模拟机上对低碳钢Q235进行了热压缩实验,用电子探针分析了热变形试样微观组织中的碳浓度分布.结果表明,形变诱导铁索体晶粒中的碳含量明显过饱和.这表明在形变诱导铁素体相变过程中,碳没有发生明显的从铁素体向奥氏体扩散.从热力学的角度分析,在高于奥氏体-铁素体平衡转变温度Ae3变形,变形存储能的作用最终降低了体系相变后的自由能,使得在形变诱导铁素体相变过程中,碳无需发生从铁素体向奥氏体的扩散.

变形速率对普碳钢中形变诱导铁素体相变的影响

针对普通碳素钢(Q235类型),研究在Ae3～Ar3温度区间内采用形变诱导铁素体机制获得超细晶铁素体的数量与变形速率的相互关系.实验在Gleeble 1500热模拟实验机上进行.实验方案为:1 000℃保温2 rmin,以10℃/s的速度冷却到变形温度[Ae3(840℃)至Ar3(780℃)],变形量为30%～50%,变形后立即水淬.结果表明,在840℃变形时,随着变形速率的增大,形变诱导铁素体量增多;在780℃变形时,随着变形速率的增大,形变诱导铁素体量减少;而在840～780℃之间变形时,变形速率存在最佳值,在该值下诱导生成的铁素体量最大.

ZrC/奥氏体相界面形变诱导铁素体相变超细化机理

利用Gleeble-1500热模拟试验机进行单轴热压缩实验,研究了含ZrC粒子的低碳钢在形变诱导相变过程中ZrC粒子对铁素体晶粒细化的影响及铁素体形核的基本特性。结果表明:一定粒径和体积分数的ZrC粒子弥散分布于基体相中时,能够阻碍位错的运动,形成集中形变区,加速形变诱导相变的进程,因而提高铁素体形核率,导致铁素体晶粒细化;ZrC/奥氏体相界面上形变诱导铁素体相变具有形核位置不饱和性、新生α相超细晶的特点;在应变条件下,铁素体晶粒在〈111〉方向择优取向,晶粒内部存在一定量的小角度晶界,由于铁素体动态再结晶的发生,组织进一步细化。ZrC/奥氏体相界面铁素体晶粒的超细化机理是形变诱导相变、铁素体动态再结晶及ZrC粒子弥散强化三者同时作用的结果。

低碳钢形变诱导铁素体相变技术

叙述了获得超细晶粒铁素体的形变诱导相变技术的定义和基本特征,从形变诱导铁素体相变实验证实、相变原理、产物性能、影响因素和相变机制等方面系统地评述了变形诱导铁素体相变以及该技术在低碳钢板材轧制工艺中的应用前景.

ZrC/奥氏体相界面形变诱导铁素体相变的研究进展

介绍了国内外超细晶粒钢的研究现状,阐述了含ZrC颗粒的此类钢在过冷奥氏体形变过程中,ZrC颗粒对形变诱导铁素体相变的热力学条件、动力学关系和铁素体晶粒细化的影响;指出了外加第二相颗粒等增加聚集形变能缺陷的新方法是我国在现有装备轧制能力不足的条件下获得超细晶粒低碳钢中厚板的关键技术,以及今后低碳钢形变诱导铁素体相变晶粒细化的研究方向。

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。

形变量和冷却速度对SCM435冷镦钢形变诱导铁素体相变的影响

通过热模拟试验研究了两相区轧制,研究了形变量(15%-40%)和冷却速度0.8℃/s和1.2℃/s对SCM435冷镦钢的形变诱导铁素体相变的影响。结果表明:SCM435钢在奥氏体和铁素体两相区(750~850℃)轧制,在0.8℃/s的冷速下,随形变量增加,形变诱导铁素体体积分数呈升高趋势,并存在粒状珠光体组织,硬度呈先降低再升高的趋势;在1.2℃/s的冷速下,随形变量增加,形变诱导铁素体体积分数呈降低趋势,并出现了粒状贝氏体组织,硬度呈升高趋势。

低碳钢在A_(e3)温度之上的形变诱导铁素体(一种马氏体)的相变研究

通过对低碳钢Q235的单向压缩实验,研究了应变、应变速率和变形温度(高于奥氏体铁素体平衡转变温度Ae3)对形变诱导铁素体相变的影响,通过光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究了热变形试样的微观组织结构,利用纳米压痕仪测定了形变诱导铁素体和先共析铁素体的纳米压痕硬度和弹性模量.结果表明,形变诱导铁素体相变可以在Ae3 温度之上发生且应变速率和应变越大,相变越容易.在名义应变ε=80%,应变速率ε=20s-1的条件下形变诱导铁素体相变上限温度为945℃(Ae3+98℃).同时发现一个有趣的现象是,在870-920℃区间内变形时,随变形温度下降,应力上升;而在830-870℃区间变形时,随变形温度的下降,整体应力反而下降.与先共析铁素体X射线衍射峰比较,形变诱导铁素体X射线衍射峰明显向小角度方向漂移,形变诱导铁素体的纳米压痕硬度和弹性模量亦明显大于先共析铁素体. 实验表明,这种形变诱导铁素体本质上是一种马氏体.

形变诱导铁素体相变机制模拟

通过对室温组织为顺磁性奥氏体的Fe-Ni-Cr合金,变形后不同温度下的磁化强度和交流磁化率研究表明,一定条件的变形可以改变顺磁性奥氏体的磁自由能,进而对合金体系自由能产生影响;而且变形对合金体系磁自由能的作用规律是在完全顺磁性区会降低磁自由能,过渡区会提高磁自由能,铁磁性区又会降低磁自由能,从而从热力学角度确认了诱导铁素体相变最佳温度区间的存在。

浅议形变诱导铁素体相变技术的发展现状

形变诱导铁素体相变(Deformation Induced Ferrite Transformation,DIFT)是近些年发展起来的钢铁材料微观组织细化技术,该技术可以将晶粒细化至1μm甚至可以达到亚微米,是对传统钢铁材料研究的重要突破。形变诱导铁素体相变技术是基于传统热机械处理技术发展起来的,能保证材料具有优异的综合力学性能,已表现出良好的商业应用前景。

ZrC/奥氏体相界面形变诱导相变动力学

研究热模拟单向压缩条件下含ZrC粒子的低碳锰(铌)钢在形变诱导相变过程中的铁素体转变动力学关系。研究结果表明:添加ZrC粒子使试验用钢奥氏体晶界的形核率明显增加,影响形变诱导铁素体的形态、分布及晶粒细化效果;高温变形时由于形变诱导的作用,铁素体转变量随应变的增大不断增加,而铁素体晶粒的细化主要是由于动态再结晶的作用,试验用钢在形变诱导相变的变形温度TAe3～TAr3之间的低温区进行变形(TAe3为形变诱导相变的开始温度,TAr3为形变诱导相变的终止温度),可以加速铁素体形核;同时,一定粒径和体积分数(<0.6%)的ZrC粒子作为形变和再结晶核心,不仅阻碍位错的运动,而且造成位错密度增大,因而提高α-Fe形核率。在温度为900℃、应变速率为1s-1的条件下,试验用钢获得超细组织对应的ZrC粒子临界体积分数为0.6%。

冷速对钒微合金化钢形变诱导相变组织的影响

通过热模拟实验考察了在连续冷却条件下,不同的冷却速度对钒微合金化钢的形变诱导铁素体相变(DIFT)组织演变的影响规律.结果表明,大变形后的冷却速度越大,实验用钢的铁素体晶粒越细小;在相同的冷却速度下,钢中的钒含量越多,铁素体晶粒越细小.在较低的冷却速度下,钢中的钒含量越多,钒的碳氮化物析出越多;当冷却速度较大时,钒微合金化实验用钢中没有钒的碳氮化物析出.

形变参数对低碳钢形变诱导相变的影响

低碳钢在略高于Ar3温度大变形会发生形变诱导铁素体相变(DIFT),通过热模拟实验方法考察了变形参数(变形前冷速、变形温度和应变速率)对形变诱导铁素体晶粒尺寸的影响规律。结果表明,大变形的条件下,形变诱导铁素体晶粒尺寸随着相变前冷速和应变速率的提高、变形温度的降低而减小,且通过变形参数对相变驱动力和晶粒长大的影响讨论了其对诱导铁素体晶粒尺寸产生影响的机制。

ZrC粒子对低碳钢形变诱导相变热力学条件的影响

采用单向压缩热模拟实验,研究了ZrC粒子对低碳钢形变诱导铁素体相变热力学条件的影响。研究结果表明:将适当粒径和体积分数的ZrC粒子作为形变和再结晶核心,能提高相变的开始温度,降低相变的临界变形量,从而提高α-Fe形核率,使铁素体晶粒超细化;ZrC粒子的数量对形核的促进作用存在某一临界值,过量的粒子不利于组织细化。基于相变热力学理论,制定了实验室轧制工艺,获得了铁素体晶粒尺寸达3.9μm的低碳钢中厚板,所得材料的综合性能显著提高。

仿晶界型铁素体／贝氏体低碳锰钢的组织和力学性能

对一种低碳锰钢进行了终轧温度高于Ar3卷取温度的不同控轧控冷处理．扫描电镜和透射电镜观察表明,终轧变形在奥氏体再结晶区进行时,有利于获得均匀分布的铁素体和一定含量的贝氏体组织．终轧温度降低到800℃,实验钢产生了形变诱导铁素体相变．当冷速增加到60℃／s且卷取温度为400℃左右时,铁素体主要沿原奥氏体晶界分布,晶粒得到细化,贝氏体体积分数增加,强度有较大的提高,但延伸率较低,屈强比较高．通过控制终轧温度为800-850℃、冷速为40℃／s左右以及卷取温度为550℃左右时,低碳锰钢可以获得仿晶界型铁素体／贝氏体的复相组织,其中铁素体晶粒尺寸为8—8．5μm,贝氏体体积分数在30％左右,综合性能较好．

V和V-N微合金化低碳钢碳氮化物的形变析出

通过热模拟压缩实验考察了V和V-N微合金化低碳锰钢在860～740℃范围内多道次变形时的组织演变和碳氮化物析出规律及其相互影响．结果表明，含V钢中添加少量的N促进了变形奥氏体中V的碳氮化物（尤其是氮化物）的析出和形变诱导铁索体相变．V的碳氮化物析出降低了奥氏体中固溶的V，从而减弱了固溶V对形变诱导铁素体相变的抑制作用．碳氮化物析出在奥氏体的局部区域造成贫碳区，也促进了铁素体形核．在相同处理工艺下与V钢相比，V-N钢中铁素体内碳氮化物开始析出的时间短，析出相的数量多，长大速度慢，分布弥散．

变形能对奥氏体相变临界核胚尺寸的影响

针对利用变形诱导铁素体相变来细化晶粒这一材料研究领域的新方向 ,基于热力学原理 ,考虑变形诱导相变因素时 ,对奥氏体—铁素体相变在不同条件下形核的临界核胚尺寸进行了模拟计算 ,从相变时形核这一角度对变形诱导的铁素体相变进行了分析 ,比较了变形存储能对临界核胚尺寸的影响。计算表明 ,变形能的加入可以使临界核胚减小 。

中碳钢形变及冷却过程中的组织演变

热模拟单向压缩下,中碳钢形变温度低于Ad3(786℃)点时,析出形变诱导铁素体(D IF),D IF量随形变温度降低而提高;在低于750℃形变时,D IF量远高于平衡态铁素体含量54%。D IF析出时碳原子高度富集在铁素体晶界和铁素体/奥氏体界面。形变后在低于A1(719℃)温度等温或控冷过程中,过冷奥氏体将发生不同类型的转变:高于Ad3形变试样中,奥氏体转变为铁素体+片层状珠光体;低于Ad3点但高于Ar3(645℃)点形变时,未转变奥氏体转变为铁素体+片层状珠光体+晶界渗碳体;稍高于Ar3点形变时,将获得铁素体+弥散渗碳体的球化组织。

形变诱导铁素体逆相变过程中的组织及取向变化

通过对普碳钢Q235在Gleeble1500热模拟机上变形后的微观组织分析,研究了组织中形变诱导的铁素体在变形后保温阶段转变为奥氏体的逆相变现象;并利用背散射电子衍射(EBSD)技术分析了晶粒取向变化。结果表明,在变形后的保温过程中,形变诱导的铁素体先逆相变为奥氏体,同时伴随着诱导铁素体晶粒的长大;然后随着变形后保温时间的延长,逆相变后的奥氏体由马氏体相变逐渐过渡到铁素体的平衡转变,相应地铁素体由具有少量亚结构的形变诱导铁素体逐渐转变为具有较多亚结构的先共析铁素体。

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。