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铌的固溶、析出与变形诱导铁素体相变耦合关系研究

邓素怀  
【摘要】:变形诱导铁素体相变(Deformation Induced Ferrite Transformation—DIFT)是实现钢铁材料组织超细化的最有效方法之一。近年来,对诸多影响变形诱导铁素体相变的因素,如应变、应变速率、应变温度和钢的化学成分等,进行了广泛的研究,取得了很多重要的科研成果。Nb是传统热机械处理技术中应用最成熟的微合金化元素之一。然而,在DIFT中,Nb的影响却有着两种截然不同的观点:一是Nb通过抑制奥氏体再结晶而促进DIFT;二是Nb通过溶质拖拽作用而抑制DIFT。为研究Nb与DIFT间的关系,本文采用0.094%C-1.45%Mn-0.045%Nb微合金钢,利用Gleeble2000热变形模拟试验机,采用如下热变形工艺:在奥氏体区内不同温度进行预变形后恒温保持不同时间,然后于780℃变形50%后水冷以观察在不同的原始奥氏体组织状态和不同的奥氏体中Nb的微合金碳氮化物析出量条件下所获得的变形诱导铁素体的体积分数和晶粒尺寸情况。发现了三个重要的实验现象: (1) 在780℃预变形时,变形后奥氏体在保温120s时仍未发生再结晶,恒温保持初期,变形诱导铁素体数量变化很小,一旦沉淀析出开始,变形诱导铁素体数量显著增加; (2) 在880℃预变形时,变形诱导铁素体数量随变形后等温时间延长出现先增加而后减少的曲线特征,峰值拐点发生在变形奥氏体静态再结晶的开始时间点; (3) 在900—950℃预变形时,变形后奥氏体发生再结晶的速度较快,变形诱导铁素体数量出现了随等温时间延长而单调下降的趋势。 研究结果表明,Nb的碳氮化物有利于DIFT,系正相关因素;变形奥氏体再结晶因释放变形储能使体系自由能降低,抑制DIFT,系负相关因素。Nb对变形奥氏体再结晶的显著抑制作用十分有利于DIFT,同时,Nb的碳氮化物析出对DIFT是十分有益的。


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