以含Cu低碳鋼為研究對(duì)象,利用SEM、EPMA和拉伸試驗(yàn)研究了兩相區(qū)配分時(shí)間對(duì)其組織演變、元素配分以及經(jīng)IQ&P處理后力學(xué)性能的影響,并利用Dictra軟件對(duì)元素配分行為進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)計(jì)算。結(jié)果表明,IQ處理后試驗(yàn)鋼中的塊狀馬氏體形成于原鐵素體區(qū)域;隨兩相區(qū)配分時(shí)間延長(zhǎng),粒狀馬氏體數(shù)量減少,板條狀馬氏體之間的間距減小。檢測(cè)和計(jì)算結(jié)果的對(duì)比顯示,C、Mn、Cu 3種元素的相對(duì)配分速率與計(jì)算結(jié)果一致,但實(shí)際配分速率低于各自的計(jì)算結(jié)果。隨兩相區(qū)配分時(shí)間延長(zhǎng),經(jīng)IQ&P處理后試驗(yàn)鋼的抗拉強(qiáng)度先增加后減小,而伸長(zhǎng)率持續(xù)減小;在600 s時(shí)達(dá)到較好的強(qiáng)塑性匹配,強(qiáng)塑積為16 963.24 MPa·%。 

【文章來(lái)源】：金屬熱處理. 2020,45(11)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

熱處理工藝流程圖

利用Dictra軟件對(duì)740℃兩相區(qū)配分時(shí)C、Mn、Cu元素在γ相和α相中的濃度分布進(jìn)行了模擬計(jì)算，結(jié)果如圖3所示。C元素在γ相中的原子濃度隨配分時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸降低，這說(shuō)明C元素已迅速完成配分，其富集程度主要由γ相內(nèi)部的成分均勻化過(guò)程所控制，并在300 s時(shí)基本完成均勻化。C元素作為間隙原子其擴(kuò)散速率更快，除配分過(guò)程中在α相中因均勻化程度不夠而存在濃度梯度外，在兩相的邊界與中心位置之間不存在濃度梯度。Mn、Cu元素在γ相中的原子濃度隨配分時(shí)間的延長(zhǎng)而增大，這說(shuō)明在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)這兩種元素的富集程度主要由擴(kuò)散行為所控制。Mn、Cu元素分別在600、900 s之后原子濃度不再發(fā)生明顯變化，即配分完成，說(shuō)明Mn元素的配分速率略大于Cu元素。Mn、Cu元素都存在明顯的濃度梯度，相界γ側(cè)大于γ相中心位置處的原子濃度，α相中心位置處大于相界α側(cè)的原子濃度。這是因?yàn)镸n、Cu作為置換原子擴(kuò)散速率較慢，因此在600 s之前α相中心位置的原子未擴(kuò)散至相界處。而這兩種原子在γ相中的擴(kuò)散速率相對(duì)更小，因而配分至γ相中后富集于相界，這種濃度梯度直到1800 s時(shí)仍未消失。上述計(jì)算結(jié)果表明C元素的配分速率以及均勻化速率都遠(yuǎn)大于Mn、Cu元素。圖3 C、Mn、Cu元素在740℃兩相區(qū)配分的Dictra計(jì)算結(jié)果

圖2 在740℃IQ處理不同時(shí)間后試驗(yàn)鋼的顯微組織對(duì)經(jīng)IQ處理的試驗(yàn)鋼利用EPMA進(jìn)行元素分布分析，結(jié)果如圖4所示。配分時(shí)間為300 s時(shí)，C元素明顯富集在原奧氏體區(qū)域，其最高計(jì)數(shù)強(qiáng)度達(dá)140;隨配分時(shí)間延長(zhǎng)，C元素的富集程度逐漸降低，碳化物的含量減少;在900 s時(shí)均勻化程度較高，計(jì)數(shù)強(qiáng)度約為80。而Mn、Cu元素分別在600、900 s時(shí)才出現(xiàn)明顯的富集，在900 s時(shí)的最高計(jì)數(shù)強(qiáng)度分別為28和17，遠(yuǎn)低于C元素。在900 s時(shí)3種元素在同一區(qū)域(黑色虛線處)出現(xiàn)明顯的富集，這種區(qū)域易在一次淬火時(shí)形成殘留奧氏體。對(duì)比圖3、圖4可知，C、Mn、Cu元素的相對(duì)配分速率符合計(jì)算結(jié)果，但3種元素各自的實(shí)際配分速率明顯小于計(jì)算結(jié)果。這可能是因?yàn)楣倘茉犹幱趦上鄥^(qū)時(shí)并不只發(fā)生擴(kuò)散行為，它們往往以氣團(tuán)或第二相的形式穩(wěn)定存在。例如，C原子傾向在刃型位錯(cuò)線的受壓位置偏聚形成柯氏氣團(tuán)，而Mn原子易與S原子形成Mn S第二相，Cu易以ε-Cu的形式析出[18]。這些氣團(tuán)和第二相都有阻礙晶界遷移的效果，進(jìn)而使實(shí)際配分過(guò)程變得遲緩。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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