應力對超細高強貝氏體鋼相變和組織影響研究

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3、esearchontheeffectsofstressonbainitetransformationandmicrostructureinultrafinebainitesteelsPh.D.Candidate：MingxingZhouMajor：MaterialsScienceandEngineeringSupervisor：Prof.GuangXuWuhanUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430081,P.R.ChinaMay,2018摘要超細高強貝

4、氏體鋼是一種同時兼具高強度和良好塑韌性的新一代先進高強鋼。近年來，為解決超細高強貝氏體鋼相變時間過長的問題，應力/應變對貝氏體相變的影響受到了廣泛的關注。目前，應變對貝氏體相變的影響研究比較充分，其影響規(guī)律基本上已經(jīng)探明。但是應力對貝氏體相變的影響研究較少，很多與應力相關的基礎理論急需闡明。本論文以一種Fe-C-Mn-Si低成本超細高強貝氏體鋼為研究對象，系統(tǒng)地研究應力對貝氏體相變和組織的影響，目的是明確應力作用下貝氏體相變的膨脹分析法，揭示彈性應力、塑性應力、壓應力和拉應力對貝氏體相變量、相變動力學、相變

5、塑性、貝氏體形貌、取向和板條尺寸、殘余奧氏體形貌和穩(wěn)定性等影響規(guī)律，闡明應力對貝氏體相變的影響機理，建立應力作用下貝氏體相變動力學模型，從而完善應力作用下貝氏體相變理論體系，為加速貝氏體相變，發(fā)展材料塑性成形和熱處理一體化工程、開發(fā)高精度熱處理模擬軟件提供理論基礎。本文采用膨脹分析法研究貝氏體相變行為，采用高溫共聚焦顯微鏡原位觀察相變行為，采用SEM、TEM觀察組織形貌和尺寸，采用EBSD定量分析貝氏體取向和組織織構，采用XRD測量殘余奧氏體含量及其含碳量等，得到以下主要結論：（1）應力作用下貝氏體相變的膨

6、脹分析法與無應力作用下是不同的。對于應力作用下的貝氏體相變，試樣單一方向的應變（膨脹量變化百分比）不能定量代表貝氏體相變量，需要用試樣的體積應變來研究貝氏體相變量。對于無應力影響的貝氏體相變，試樣單一方向的應變可以定量代表貝氏體相變量。（2）彈性應力為貝氏體相變提供額外機械驅(qū)動力，從而加速貝氏體相變，增加貝氏體相變量。在較高的奧氏體化溫度下，母相奧氏體晶粒尺寸較大，強度較小，應力對貝氏體相變的促進效果更加明顯，且應力作用下的相變塑性更大。應力對貝氏體相變的促進效果取決于機械驅(qū)動力占總驅(qū)動力的比值、母相奧氏體

7、尺寸和強度等。此外，彈性應力減少塊狀殘余奧氏體含量，有利于增加殘奧穩(wěn)定性。TEM定量統(tǒng)計結果表明，由于機械驅(qū)動力的作用，彈性應力增加貝氏體板條厚度。EBSD實驗表明，由于應力作用下，分配在每個貝氏體變體上的機械驅(qū)動力不同，處于有利位向的貝氏體變體被促進，所以彈性應力使貝氏體組織取向趨于一致，產(chǎn)生變體選擇。另外，彈性應力作用下貝氏體相變量的增加并沒有伴隨著殘奧含碳量的增加，這與貝氏體相變理論所期望的不符，可能是相變過程中應力阻礙碳原子由貝氏體鐵素體向殘余奧氏體擴散造成的。（3）奧氏體預變形和應力對貝氏體相變的

8、綜合作用并非兩者單獨作用的簡單疊加。盡管單獨變形和單獨應力均增加貝氏體相變量，但綜合變形+應力卻不IV能進一步增加貝氏體相變量。此外，變形和應力相互影響：在相變初期階段，變形和應力相互增強其對貝氏體相變的促進效果，但隨后由于變形產(chǎn)生的位錯林阻礙貝氏體長大，變形減弱了應力對貝氏體相變量的促進效果。對于應力作用下的貝氏體相變，變形對貝氏體長大的抑制作用大于其對形核的促進作用。另外，盡管低溫下施加小變形加速應力作用下貝