【摘要】： 鋼中貝氏體相變的溫度范圍較寬,可形成廣泛形貌的貝氏體組織。深入了解貝氏體相變機(jī)制對(duì)鋼種研制有指導(dǎo)性意義。本文采用了具有較廣泛適用性的微觀組織定義,研究符合該定義的微觀組織的形成機(jī)制。 基于Boltzmann分布,應(yīng)用Cottrell基本位錯(cuò)理論,推導(dǎo)出更為精確的計(jì)算刃型位錯(cuò)處可富集碳原子個(gè)數(shù)的公式。計(jì)算了奧氏體中單個(gè)和多個(gè)刃型位錯(cuò)處富集的碳原子個(gè)數(shù),其隨等溫溫度降低和奧氏體中碳濃度增加而增加。 建立了描述刃型位錯(cuò)處富集碳原子個(gè)數(shù)及其周圍貧碳區(qū)半徑隨時(shí)間變化關(guān)系的模型。計(jì)算了貝氏體預(yù)相變期間,碳原子向位錯(cuò)處富集過(guò)程和貝氏體的孕育期,理論值與實(shí)驗(yàn)值吻合較好。通過(guò)比較刃型位錯(cuò)附近的貧碳區(qū)半徑和切變形核的臨界半徑,并分析了等溫溫度、界面能、位錯(cuò)形態(tài)、應(yīng)變能等影響因素,發(fā)現(xiàn)溫度較低時(shí),下貝氏體可能切變形核,溫度較高時(shí),切變形核幾乎不可能。 分析了熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù),用Zener-Hillert和Bosze-Trivedi公式,計(jì)算了合金含量不同的鋼的貝氏體鐵素體長(zhǎng)大速度。Fe-C合金的貝氏體鐵素體長(zhǎng)大速度符合Zener-Hillert公式,合金含量較低的鋼的實(shí)驗(yàn)值略低于理論值,Fe-C-8.7Ni wt.%的貝氏體鐵素體長(zhǎng)大速度比理論值約慢2個(gè)數(shù)量級(jí)。擴(kuò)散控制動(dòng)力學(xué)方程可描述部分而非全部鋼種的貝氏體鐵素體長(zhǎng)大速度。通過(guò)對(duì)界面條件和溶質(zhì)拖曳效應(yīng)等因素的分析,提出貝氏體相變機(jī)制可能與成分相關(guān)。 基于貝氏體相變的切變機(jī)制,改進(jìn)了最大形核驅(qū)動(dòng)力和自催化因子的計(jì)算方法,建立了描述貝氏體體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化的模型。理論值和實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。根據(jù)切變理論獲得的最大貝氏體體積分?jǐn)?shù)在較高溫度時(shí)與實(shí)驗(yàn)值有較大偏差。提出貝氏體相變可能與溫度相關(guān)。 研究了Nb含量不同對(duì)貝氏體相變的影響。在30℃/s和20℃/s冷卻時(shí),Nb含量從0.01 wt.%增加到0.2 wt.%,會(huì)使Bs點(diǎn)升高約20℃,但是對(duì)B f的影響不明顯;連續(xù)冷卻過(guò)程中,先形成粗大的貝氏體鐵素體片層,后繼形成的貝氏體鐵素體片層逐漸變細(xì);Nb的碳化物的形成可能與Nb的擴(kuò)散相關(guān)。實(shí)驗(yàn)用鋼在30℃/s和20℃/s連續(xù)冷卻時(shí),貝氏體的形成可用擴(kuò)散機(jī)制較好地解釋。 通過(guò)分析成分和溫度對(duì)貝氏體相變的影響,提出一個(gè)可能的相變機(jī)制:如果鋼中的合金元素含量較低,在較高溫度等溫,貝氏體可能以擴(kuò)散方式形成,隨著溫度的降低,貝氏體以切變方式形成;如果鋼中的合金元素含量很高,溫度較高時(shí),由于合金元素的溶質(zhì)拖曳效應(yīng),可能難以通過(guò)擴(kuò)散方式形成貝氏體組織,等溫溫度較低時(shí),貝氏體可能以切變方式形成。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TG142.31
【圖文】：

圖 2－1 碳原子向刃型位錯(cuò)處富集示意圖.2-1 Schematic illustration of carbon atoms aggregating at edge disloc引入導(dǎo)致體積的增量為34mΔv = π Rε'=mmR RRε m 分別為碳原子和基體原子的半徑。碳原子向刃型位錯(cuò)處 Boltzmann 分布，對(duì)缺陷處可富集碳原子個(gè)數(shù)的計(jì)算應(yīng)采用度。設(shè)單位體積內(nèi)，某種原子的個(gè)數(shù)為iN ，則N C

說(shuō)明簡(jiǎn)化處理過(guò)程正確。式（2.47）－（2.48）的計(jì)算結(jié)果與 Hirth[22]提出的公式的計(jì)算結(jié)果對(duì)比如圖2－3。從圖 2－3 可以看出，用式（2.47）－（2.48）計(jì)算獲得的結(jié)果與 Hirth 獲得的結(jié)果在碳濃度較高時(shí)有一定差距，碳濃度較低時(shí)，差距很小。這是因?yàn)樵诒疚牡挠?jì)算中，使用了更為準(zhǔn)確的體積濃度，而 Hirth 的公式中使用了摩爾濃度。計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證參見(jiàn)第三章 3.4 節(jié)和 3.6.7 節(jié)。從以上結(jié)果可以看出，本文提出的公式可用來(lái)計(jì)算任意晶體中刃型位錯(cuò)處富集的碳原子個(gè)數(shù)。圖 2－2 不同計(jì)算公式的比較Fig.2-2 Comparison of the results of different equation

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳衛(wèi)中;徐祖耀;;奧氏體內(nèi)碳含量對(duì)B_s及M_s的影響[J];鋼鐵;1988年06期

2 孟祥康;陳大明;楊延清;康沫狂;;對(duì)有序β′CuZnAl合金貝氏體相變的體轉(zhuǎn)變激活能的考察[J];材料科學(xué)與工藝;1992年Z1期

3 徐祖耀;陳衛(wèi)中;;奧氏體強(qiáng)化和其中碳含量對(duì)馬氏體及貝氏體相變的影響[J];上海金屬;1990年04期

4 姜立新;呂偉;江伯鴻;徐祖耀;;Cu-Zn-Al合金貝氏體相變的動(dòng)力學(xué)特征[J];中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào);1991年01期

5 毛永衛(wèi),王恩澤,張彩霞,劉津冬;鑄態(tài)貝氏體氣缸套研究[J];內(nèi)燃機(jī)配件;2004年02期

6 趙勇桃;劉宗昌;王玉峰;;34CrNi3MoV鋼貝氏體的形貌及孿晶亞結(jié)構(gòu)[J];包頭鋼鐵學(xué)院學(xué)報(bào);2006年03期

7 杜蒙;Si-Mn鋼的貝氏體和殘余奧氏體的兩相混合組織的機(jī)械性能[J];熱加工工藝;1981年06期

8 徐祖耀;;相變的進(jìn)展及其應(yīng)用(二)[J];上海金屬;1992年02期

9 孟祥康;康沫狂;趙小寧;洪建明;;Cu-Zn貝氏體α_1及平衡相α的加厚動(dòng)力學(xué)[J];電子顯微學(xué)報(bào);1993年06期

10 劉曉,鐘凡;貝氏體相變理論──兩個(gè)一級(jí)相變耦合的模型[J];金屬學(xué)報(bào);1999年11期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 趙沛;張慧;陶紅標(biāo);呂延春;王玫;;振動(dòng)激發(fā)金屬液形核技術(shù)基礎(chǔ)研究[A];2007中國(guó)鋼鐵年會(huì)論文集[C];2007年

2 陳肖虎;方敏;宋建敏;陳穎;;CVD法制備高純鈦形核過(guò)程動(dòng)力學(xué)分析[A];第十三屆（2009年）冶金反應(yīng)工程學(xué)會(huì)議論文集[C];2009年

3 江南;張澤;孫碧武;;金剛石膜過(guò)渡層及其初始形核過(guò)程的TEM研究[A];第七次全國(guó)電子顯微學(xué)會(huì)議論文摘要集[C];1993年

4 方平;黎華;;基于動(dòng)態(tài)電參數(shù)分析的電阻點(diǎn)焊質(zhì)量判別研究[A];第六屆21世紀(jì)中國(guó)焊接技術(shù)研討會(huì)暨第四屆計(jì)算機(jī)在焊接中的應(yīng)用交流會(huì)論文�？痆C];2004年

5 方平;黎華;;基于動(dòng)態(tài)電參數(shù)分析的電阻點(diǎn)焊質(zhì)量判別研究[A];第十一次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第2冊(cè)）[C];2005年

6 江松青;劉文韜;于恒;;微孔洞形核對(duì)延性材料損傷與失效的影響[A];第八屆全國(guó)爆炸力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

7 彭淑合;賈飛;王周成;;鎂合金直接化學(xué)鍍Ni-B初期形核機(jī)理研究[A];2009年全國(guó)電子電鍍及表面處理學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2009年

8 劉鈞鍇;鄧金祥;陳浩;田凌;陳光華;;c-BN薄膜的生長(zhǎng)過(guò)程和可重復(fù)性的研究[A];全國(guó)薄膜技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2006年

9 徐祖耀;;相變及相關(guān)過(guò)程的內(nèi)耗[A];全國(guó)第六屆固體內(nèi)耗與超聲衰減學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2001年

10 楊遠(yuǎn)東;;Pu-Ga合金的馬氏體相變[A];2006全國(guó)核材料學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2006年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前4條

1 賀信萊 王學(xué)敏 楊善武 尚成嘉;微量鈮在現(xiàn)代超低碳貝氏體鋼中的應(yīng)用（一）[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2002年

2 ;Nb微合金化TRIP鋼熱處理?xiàng)l件、組織和性能關(guān)系[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2002年

3 郭廷杰;鐵素體相變實(shí)現(xiàn)組織微細(xì)化技術(shù)的研發(fā)動(dòng)態(tài)[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2010年

4 王;柔性化在線熱處理工藝[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前7條

1 趙四新;中低碳鋼貝氏體形核長(zhǎng)大動(dòng)力學(xué)研究[D];上海交通大學(xué);2007年

2 呂勇軍;水和水溶液在聲懸浮條件下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與凝固機(jī)制[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

3 王磊;高強(qiáng)度橋梁用寬厚板的研制[D];東北大學(xué);2008年

4 喬志霞;連續(xù)冷卻30CrNi3MoV超高強(qiáng)鋼固態(tài)相變行為[D];天津大學(xué);2010年

5 萬(wàn)榮春;耐火鋼中Mo的強(qiáng)化機(jī)理及其替代研究[D];上海交通大學(xué);2012年

6 劉晨曦;新型高Cr鐵素體耐熱鋼的相變行為研究[D];天津大學(xué);2012年

7 朱康偉;錳離子摻雜的CdSe量子點(diǎn)的制備以及以硒油胺作為陰離子前驅(qū)體制備量子點(diǎn)的研究[D];蘭州大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 馮紅超;應(yīng)力對(duì)HQ785鋼貝氏體相變動(dòng)力學(xué)行為及相變塑性的影響[D];遼寧科技大學(xué);2008年

2 楊濤;低碳貝氏體型鋼變形奧氏體連續(xù)冷卻研究[D];上海交通大學(xué);2007年

3 蔡娜娜;冷卻速率對(duì)薄帶連鑄鈮微合金化低碳鋼組織轉(zhuǎn)變影響[D];上海交通大學(xué);2011年

4 薛鵬;X80管線鋼的韌性研究[D];東北大學(xué);2008年

5 余宏偉;壓縮變形Fe-C-Mo合金中γ→α轉(zhuǎn)變及碳化物析出的研究[D];武漢科技大學(xué);2009年

6 胡瑞海;重軌熱處理工藝及組織性能研究[D];武漢科技大學(xué);2010年

7 付瑋;Ti與Ti-Al合金快速凝固和晶體生長(zhǎng)的分子動(dòng)力學(xué)模擬[D];華中科技大學(xué);2012年

8 王玲玲;韌性材料中微孔洞繞夾雜形核及其后續(xù)損傷演化的初步研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2001年

9 肖紅文;納米晶的非晶晶化成形機(jī)制研究[D];中國(guó)原子能科學(xué)研究院;2002年

10 張紅玉;CA法模擬晶粒的生長(zhǎng)過(guò)程[D];蘭州理工大學(xué);2005年

本文編號(hào)：2737396