應(yīng)力對超細(xì)高強(qiáng)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(xì)高強(qiáng)貝

4、氏體鋼是一種同時兼具高強(qiáng)度和良好塑韌性的新一代先進(jìn)高強(qiáng)鋼。近年來，為解決超細(xì)高強(qiáng)貝氏體鋼相變時間過長的問題，應(yīng)力/應(yīng)變對貝氏體相變的影響受到了廣泛的關(guān)注。目前，應(yīng)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(yīng)力對貝氏體相變的影響研究較少，很多與應(yīng)力相關(guān)的基礎(chǔ)理論急需闡明。本論文以一種Fe-C-Mn-Si低成本超細(xì)高強(qiáng)貝氏體鋼為研究對象，系統(tǒng)地研究應(yīng)力對貝氏體相變和組織的影響，目的是明確應(yīng)力作用下貝氏體相變的膨脹分析法，揭示彈性應(yīng)力、塑性應(yīng)力、壓應(yīng)力和拉應(yīng)力對貝氏體相變量、相變動力學(xué)、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(yīng)力對貝氏體相變的影響機(jī)理，建立應(yīng)力作用下貝氏體相變動力學(xué)模型，從而完善應(yīng)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(chǔ)。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(gòu)，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(jié)論：（1）應(yīng)力作用下貝氏體相變的膨

6、脹分析法與無應(yīng)力作用下是不同的。對于應(yīng)力作用下的貝氏體相變，試樣單一方向的應(yīng)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(yīng)變來研究貝氏體相變量。對于無應(yīng)力影響的貝氏體相變，試樣單一方向的應(yīng)變可以定量代表貝氏體相變量。（2）彈性應(yīng)力為貝氏體相變提供額外機(jī)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(qiáng)度較小，應(yīng)力對貝氏體相變的促進(jìn)效果更加明顯，且應(yīng)力作用下的相變塑性更大。應(yīng)力對貝氏體相變的促進(jìn)效果取決于機(jī)械驅(qū)動力占總驅(qū)動力的比值、母相奧氏體

7、尺寸和強(qiáng)度等。此外，彈性應(yīng)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(jì)結(jié)果表明，由于機(jī)械驅(qū)動力的作用，彈性應(yīng)力增加貝氏體板條厚度。EBSD實(shí)驗(yàn)表明，由于應(yīng)力作用下，分配在每個貝氏體變體上的機(jī)械驅(qū)動力不同，處于有利位向的貝氏體變體被促進(jìn)，所以彈性應(yīng)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(yīng)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(yīng)力阻礙碳原子由貝氏體鐵素體向殘余奧氏體擴(kuò)散造成的。（3）奧氏體預(yù)變形和應(yīng)力對貝氏體相變的

8、綜合作用并非兩者單獨(dú)作用的簡單疊加。盡管單獨(dú)變形和單獨(dú)應(yīng)力均增加貝氏體相變量，但綜合變形+應(yīng)力卻不IV能進(jìn)一步增加貝氏體相變量。此外，變形和應(yīng)力相互影響：在相變初期階段，變形和應(yīng)力相互增強(qiáng)其對貝氏體相變的促進(jìn)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(yīng)力對貝氏體相變量的促進(jìn)效果。對于應(yīng)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(jìn)作用。另外，盡管低溫下施加小變形加速應(yīng)力作用下貝