高碳钢变形诱导珠光体相变研究
变形诱导相变组织能够赋予材料优异的性能，目前，关于低碳钢变形诱导马氏体相变和铁素体相变已经进行了大量的研究，然而对于高碳钢变形能否诱导出珠光体还未有明确报道。为进一步深入理解和完善变形诱导相变理论，开发高碳钢应用前景，本文对075C共析钢和111C过共析钢的变形诱导珠光体相变进行了深入研究，通过实验来证明变形诱导珠光体相变的可能性；并系统研究变形温度、应变速率、变形量、原奥氏体晶粒尺寸对变形诱导珠光体相变(Deformation Induced Pearlite Transformation，DIPT)组织演变规律的影响；讨论变形诱导珠光体相变的热力学和动力学；分析诱导组织在连续冷却和等温过程中的微观组织转变规律。 本文利用金相、扫描电镜和透射电镜观察、临界应变计算、热膨胀实验证明了珠光体相变能够在Ar<,1>温度以上变形过程中发生，即能够发生变形诱导珠光体相变。 变形温度、应变速率、变形量、原奥氏体晶粒尺寸对变形诱导珠光体相变的影响结果表明：随变形温度和应变速率的降低，变形诱导珠光体分数增加，变形诱导珠光体相变仍为扩散控制型相变；随着变形量增加，变形过程中产生的珠光体分数不断增加；减小奥氏体晶粒尺寸，可增加形核位置，导致变形诱导珠光体分数随奥氏体晶粒尺寸的减小而增加。诱导珠光体不仅片层间距细小，而且平均珠光体领域也较小。在变形初始阶段形成的片层珠光体，随着变形量的增加，片层发生扭折、断裂，最后会形成粒状结构。 通过对变形诱导珠光体相变的热力学和动力学研究表明，变形过程中所做的功部分以储能的形式存储在材料内部，为相变提供驱动力；晶界能量较大，能够提供形核位置，因而相变首先在晶界发生；位错不仅提供了相变驱动力，而且能够提供能量起伏，晶胚与位错交互作用使晶胚迅速长大为稳定晶核，促进相变快速完成；变形对相变的促进作用主要体现在孕育期明显缩短，形核率和长大速度均增加；变形诱导珠光体相变的动力学仍可用Avrami方程进行描述，在塑性变形作用下，方程中B值明显增加，与应力作用下的珠光体相变动力学相同，但方程中的n值也可被提高，不同于应力作用下珠光体相变动力学，B值主要与变形温度、奥氏体晶粒尺寸有关，而n值与该相变温度下应力/化学驱动力比值有关。 变形后冷却和等温试验结果表明，111C钢诱导组织在缓慢冷却和等温过程中均可形成球化结构。变形过程中诱导珠光体分数越大，球化分数越大。而075C钢较111C钢难于实现球化。在此基础上，研究出了一种控轧．控冷在线球化退火新工艺，明显缩短了高碳铬GCr15轴承钢球化退火时间。
- 作者：
- 张淑兰
- 学位授予单位：
- 钢铁研究总院
- 专业名称：
- 材料学
- 授予学位：
- 博士
- 学位年度：
- 2007年
- 导师姓名：
- 董瀚；孙新军
- 中图分类号：
- TG142.11
- 关键词：
- 共析钢；过共析钢；珠光体相变；微观组织转变；变形诱导相变；高碳钢
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