以含Cu低碳鋼為研究對象,利用SEM、EPMA和拉伸試驗研究了兩相區(qū)配分時間對其組織演變、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軟件對元素配分行為進行了動力學(xué)計算。結(jié)果表明,IQ處理后試驗鋼中的塊狀馬氏體形成于原鐵素體區(qū)域;隨兩相區(qū)配分時間延長,粒狀馬氏體數(shù)量減少,板條狀馬氏體之間的間距減小。檢測和計算結(jié)果的對比顯示,C、Mn、Cu 3種元素的相對配分速率與計算結(jié)果一致,但實際配分速率低于各自的計算結(jié)果。隨兩相區(qū)配分時間延長,經(jīng)IQ&P處理后試驗鋼的抗拉強度先增加后減小,而伸長率持續(xù)減小;在600 s時達到較好的強塑性匹配,強塑積為16 963.24 MPa·%。 

【文章來源】：金屬熱處理. 2020,45(11)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

熱處理工藝流程圖

利用Dictra軟件對740℃兩相區(qū)配分時C、Mn、Cu元素在γ相和α相中的濃度分布進行了模擬計算，結(jié)果如圖3所示。C元素在γ相中的原子濃度隨配分時間的延長逐漸降低，這說明C元素已迅速完成配分，其富集程度主要由γ相內(nèi)部的成分均勻化過程所控制，并在300 s時基本完成均勻化。C元素作為間隙原子其擴散速率更快，除配分過程中在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間的延長而增大，這說明在較長的一段時間內(nèi)這兩種元素的富集程度主要由擴散行為所控制。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。這是因為Mn、Cu作為置換原子擴散速率較慢，因此在600 s之前α相中心位置的原子未擴散至相界處。而這兩種原子在γ相中的擴散速率相對更小，因而配分至γ相中后富集于相界，這種濃度梯度直到1800 s時仍未消失。上述計算結(jié)果表明C元素的配分速率以及均勻化速率都遠大于Mn、Cu元素。圖3 C、Mn、Cu元素在740℃兩相區(qū)配分的Dictra計算結(jié)果

圖2 在740℃IQ處理不同時間后試驗鋼的顯微組織對經(jīng)IQ處理的試驗鋼利用EPMA進行元素分布分析，結(jié)果如圖4所示。配分時間為300 s時，C元素明顯富集在原奧氏體區(qū)域，其最高計數(shù)強度達140;隨配分時間延長，C元素的富集程度逐漸降低，碳化物的含量減少;在900 s時均勻化程度較高，計數(shù)強度約為80。而Mn、Cu元素分別在600、900 s時才出現(xiàn)明顯的富集，在900 s時的最高計數(shù)強度分別為28和17，遠低于C元素。在900 s時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)域易在一次淬火時形成殘留奧氏體。對比圖3、圖4可知，C、Mn、Cu元素的相對配分速率符合計算結(jié)果，但3種元素各自的實際配分速率明顯小于計算結(jié)果。這可能是因為固溶原子處于兩相區(qū)時并不只發(fā)生擴散行為，它們往往以氣團或第二相的形式穩(wěn)定存在。例如，C原子傾向在刃型位錯線的受壓位置偏聚形成柯氏氣團，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]。這些氣團和第二相都有阻礙晶界遷移的效果，進而使實際配分過程變得遲緩。

【參考文獻】：
期刊論文
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