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共析钢的过冷奥氏体动态相变和组织超细化

黄青松 , 李龙飞 , 杨王玥 , 孙祖庆

金属学报

本文通过在Gleeble1500热模拟试验机上进行单轴热压缩试验,研究了共析钢过冷奥氏体在A1~Ar1之间变形时的组织演变。实验结果表明:形变初期,沿原始奥氏体晶界形成铁素体,随着应变量的增加,铁素体生长前沿珠光体形核,动态铁素体相变向动态珠光体相变转变,珠光体向原始奥氏体晶内推进,直至相变完成。片层珠光体一旦生成,继续变形,同时发生两个过程,一是渗碳体片层出现扭折或弯曲,由于Gibbs-Thomson效应,珠光体中渗碳体溶断、球化,这类渗碳体粒子尺寸较大,最终主要分布在铁素体晶界;二是渗碳体分解,碳原子在铁素体内位错周围聚集形成气团,随着铁素体晶粒的回复,渗碳体又重新析出,这类渗碳体粒子尺寸较小,主要分布在铁素体晶粒内部。由于这两类渗碳体尺寸明显不同,在一定阶段,渗碳体尺寸分布会表现为明显的双峰。但因为每一类渗碳体粒子内以及两类渗碳体粒子之间都会出现熟化过程,铁素体晶内渗碳体粒子会逐步减少。Gibbs-Thomson效应在渗碳体球化过程中发挥了主要作用。另外过冷奥氏体形变过程中铁素体的等轴化主要依赖于动态回复与再结晶。在合适的变形工艺条件下可以得到亚微米级铁素体+颗粒状渗碳体双相复合组织。

关键词: 共析钢 , undercooled austenite , pearlite , ferrite , cementite

基于离异共析转变的共析钢组织细化

李龙飞李伟孙祖庆杨王玥

金属学报

通过在Gleeble 1500热模拟试验机上进行的单轴热压缩实验并结合SEM和EBSD分析技术,研究了共析钢在A1---Ar1A1---Ac1温度范围内的两阶段变形对缓冷组织的影响. 结果表明: 共析钢在A1---Ar1温度范围内进行过冷奥氏体形变后, 在A1---Ac1温度范围内再变形时, 可以利用应变量控制再奥氏体化进程, 在一定应变量下获得奥氏体与未溶渗碳体粒子的混合组织, 在随后的缓冷过程中发生离异共析转变, 获得超细化 (α+θ)复相组织, 其中α--Fe平均晶粒尺寸小于3 μm, θ--Fe3C粒子平均尺寸小于0.5 μm.

关键词: 共析钢 , divorced eutectoid transformation , microstructure refinement , austenite , strain

不同组织共析钢室温拉伸变形的塑性失稳

郑成思 , 李龙飞 , 杨王玥 , 孙祖庆

材料热处理学报

通过不同热处理或热机械处理工艺获得了共析钢的4种不同组织,即2种片层间距的珠光体,球化珠光体以及超细晶(α+θ)复相组织.利用室温单轴拉伸实验、SEM及TEM分析了组织状态对共析钢力学性能和塑性失稳行为的影响,结果表明:细化片层间距可以改善片层珠光体组织的协调变形能力并提高强度,均匀伸长率有所降低的同时总伸长率提高.细片层珠光体的拉伸变形失稳符合塑性失稳判据,但不同片层间距的片层珠光体拉伸断裂均属于准解理断裂.与片层珠光体组织相比,球化珠光体和超细晶(α+θ)复相组织的协调变形能力强,虽然在均匀塑性变形阶段均存在少量渗碳体粒子开裂的情况,但拉伸变形失稳均符合塑性失稳判据,拉伸断裂为韧性断裂.与片层珠光体和球化珠光体相比,超细晶(α+θ)复相组织具有较好的强度-塑性配合.

关键词: 共析钢 , 不同组织 , 渗碳体 , 失稳 , 均匀伸长率

共析钢中铌对珠光体相变行为的影响

张正延 , 雍岐龙 , 孙新军 , 亓海全 , 施锦

钢铁

通过金相、扫描电镜,相变临界点和过冷奥氏体等温转变的分析,研究了Nb对共析钢(质量分数:C 0.75%,C 0.78%)珠光体相变微观组织和等温转变动力学的影响。结果表明:微量Nb(质量分数为0.04%、0.064%)的加入使钢中先共析铁素体的量较未含铌钢有所增加,这很可能是Nb的加入使得共析碳含量明显升高的结果,同时使珠光体相变产物的形貌发生明显变化,珠光体中渗碳体的展弦比显著降低。此外Nb提高了先共析铁素体和珠光体的开始转变温度,即Nb的加入在一定程度上降低了过冷奥氏体的热力学稳定性;相变动力学表明加入Nb 0.04%可使珠光体相变的鼻子点温度升高约50℃,且最快开始相变时间比不含铌钢推迟一个数量级以上,即Nb的加入推迟了鼻子点和较低温度下的珠光体相变,提高了钢的淬透性。

关键词: , 共析钢 , 先共析铁素体 , 珠光体相变 , 展弦比

共析钢过冷奥氏体动态相变过程中先共析铁素体的生成

黄青松 , 李龙飞 , 杨王玥 , 孙祖庆

材料热处理学报

通过在Gleeble1500热模拟试验机上进行单轴热压缩试验,研究了共析钢过冷奥氏体在A1~Ar1之间变形时的动态相变特征.结果表明:共析钢过冷奥氏体在变形过程中动态相变与等温相变具有明显差异.动态相变过程中首先沿原始奥氏体晶界形成先共析铁素体,随后生成的珠光体与等温相变得到的珠光体相比,其片层间距和渗碳体厚度较小.提高应变速率将导致动态相变完成时先共析铁素体含量增加,珠光体片层间距减小而渗碳体厚度略有提高.由此提出过冷奥氏体变形使共析点右移的观点,并给予初步解释.

关键词: 共析钢 , 过冷奥氏体 , 动态相变 , 渗碳体 , 先共析铁素体

过冷对共析钢动态相变和组织演变的影响

黄青松 , 杨王玥 , 孙祖庆

材料研究学报 doi:10.3321/j.issn:1005-3093.2007.06.007

将共析钢在600-700℃的过冷奥氏体状态下进行单轴热压缩,获得了亚微米级别等轴铁素体+纳米级别弥散分布球化渗碳体的复相组织,其组织演变经历动态相变、片层渗碳体球化、铁素体动态再结晶和纳米级别渗碳体颗粒析出等过程.随着形变温度的降低,过冷度增加,相变动力学过程加快.片层渗碳体的球化程度由球化时间和球化速度控制,形变温度升高使渗碳体球化速度加快,但是相变开始时间及动力学延迟使得用于渗碳体球化和熟化的时间相应缩短,导致球化程度降低.铁素体再结晶和等轴化过程则主要受位错迁移、渗碳体颗粒钉扎的影响,形变温度升高导致较高的等轴化发展速度.

关键词: 金属材料 , 共析钢 , 过冷奥氏体 , 形变温度 , 渗碳体球化 , 铁素体等轴化

共析钢的过冷奥氏体动态相变和组织超细化

黄青松 , 李龙飞 , 杨王玥 , 孙祖庆

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2007.07.011

通过在Gleeble-1500热模拟试验机上进行单轴热压缩实验,研究了共析钢中过冷奥氏体在A1-Ar1之间变形时的组织演变,探讨了共析钢中复相组织球化超细化的机理.结果表明:随着应变量的增加,片层珠光体在原始奥氏体晶界形成的铁素体生长前沿形核长大,并向原始奥氏体晶内推进,直至相变完成.片层珠光体生成后继续变形,发生渗碳体的溶断和球化,及铁素体的动态回复再结晶等轴化等过程.渗碳体的球化有两种机制,其一是由于Gibbs-Thomson效应,珠光体中片层状渗碳体发生溶断和球化,生成的大颗粒渗碳体主要分布在铁素体晶界;其二是纳米级渗碳体粒子伴随铁素体动态再结晶在晶内重新析出.实验证实,在合适的变形工艺条件下可以得到亚微米级铁素体与亚微米、纳米级颗粒状渗碳体的双相组织.

关键词: 共析钢 , 过冷奥氏体 , 动态相变 , 铁素体动态再结晶 , 组织细化 , 渗碳体球化

基于离异共析转变的共析钢组织细化

李龙飞 , 李伟 , 孙祖庆 , 杨王玥

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2009.06.011

通过在Gleeble 1500热模拟试验机上进行的单轴热压缩实验并结合SEM和EBSD分析技术,研究了共析钢在A1-A(r1)和A1-A(c1)温度范围内的两阶段变形对缓冷组织的影响.结果表明:共析钢在A1-A(r1)温度范围内进行过冷奥氏体形变后,在A1-A(c1)温度范围内再变形时,可以利用应变量控制再奥氏体化进程,在一定应变量下获得奥氏体与未溶渗碳体粒子的混合组织,在随后的缓冷过程中发生离异共析转变,获得超细化(α+θ)复相组织,其中α-Fe平均晶粒尺寸小于3 μm,θ-Fe3C粒子平均尺寸小于0.5μm.

关键词: 共析钢 , 离异共析转变 , 组织细化 , 奥氏体 , 应变量

微观组织对共析钢室温加工硬化行为的影响

郑成思 , 李龙飞 , 杨王玥 , 孙祖庆

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2012.00503

通过不同热机械处理工艺,分别获得片层珠光体、球化珠光体、超细化(α+θ)复相组织以及细晶(α+θ)复相组织等4种不同组织的共析钢.利用室温单轴拉伸实验、SEM和TEM等手段研究了上述组织对共析钢室温加工硬化行为的影响.结果表明:片层珠光体组织具有抗拉强度高、屈强比小且均匀延伸率低的特点,这与其初始加工硬化率高、加工硬化率随应变量增加而下降的程度有直接关系.其它3种铁素体/渗碳体粒子复相组织的初始加工硬化率较低,但下降趋势较缓,表现出较好的塑性变形能力.与球化珠光体相比,组织细化使超细化(α+θ)复相组织和细晶(α+θ)复相组织具有更好的强度与塑性配合.

关键词: 共析钢 , 不同组织 , 力学行为 , 渗碳体粒子 , 加工硬化

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