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钢中马氏体相变晶体学与微观组织有限元模拟

张美汉  
【摘要】:马氏体相变是无扩散的位移型相变,对于一个给定的材料,由切变产生的表面浮突是马氏体相变的主要特征之一,它对应唯一的切变角。因此,本文通过总结前人的研究,即关于实验确定的切变角与马氏体晶体学表象理论( PTMC)预测的理论切变角的对比,验证马氏体相变的切变机制,由此对马氏体相变非切变机制的观点加以否定。 近年来,电子背散射衍射(EBSD)技术得到了快速的发展,开始应用于马氏体的晶体学研究。徐祖耀在Speer等的淬火-分配(QP)工艺基础上,观察到QP工艺排除了析出强化的缺点,充分利用Nb、V和Ti等微合金元素形成碳化物的析出强化作用,提出了一种新型的热处理工艺:淬火-分配-回火工艺(Q-P-T)。对于Q-P-T钢的马氏体与残留奥氏体之间的位向关系的精确测定尚未开展。本文采用电子背散射衍射技术对Q-P-T钢的晶体学进行研究,来分析钢中的微观结构和晶体学特征,并进一步分析板条马氏体与母相奥氏体的位向关系。Q-P-T钢中大量的残留奥氏体,为EBSD精确测定相变的位向关系提供了可能。本文不仅在实验上验证了Miyamoto等发展的在低碳钢中无残留奥氏体的情况下,确定奥氏体的晶体取向方法的正确性,而且,发展了一种定量判定钢中马氏体与母相奥氏体位向关系的新方法。 研究强塑性机制对于研发先进高强度钢具有重要的意义。有限元分析是用数学近似的方法,对真实物理系统进行模拟。本文通过引入马氏体相变松弛应力集中的效应,修正了现有基于微观组织的有限元模型,模拟了Q-P-T钢中应变诱发马氏体相变的组织演化,将模拟结果与前人的观察结果比较,由此表明修正的有限元模型更符合实验结果。该模拟结果对揭示先进高强度钢形变诱导相变增塑的微观机制起着重要的作用。


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