《合金元素對高碳鋼中珠光體-奧氏體相變的影響研究》是依託清華大學，由楊志剛擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：合金元素對高碳鋼中珠光體-奧氏體相變的影響研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：楊志剛
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
奧氏體化是絕大多數工業用鋼必須經歷的重要熱處理工藝。目前，碳含量、置換合金元素（Mn、Si和Cr等）和溫度對珠光體-奧氏體相變的熱力學、動力學以及組織演化的影響尚缺乏系統的研究。本課題旨在通過Fe-0.6C二元合金、Fe-0.6C-1X/2X (X=Mn、Si、Cr，mass%)三元合金的珠光體-奧氏體相變實驗研究，結合Thermo-Calc熱力學計算和解析、數值方法的動力學模擬，闡明C、Mn、Si和Cr元素對珠光體奧氏體化速率和組織演化（奧氏體晶粒尺寸、碳化物溶解行為等）的影響，揭示Mn、Si和Cr元素在珠光體-奧氏體相變的擴散行為，確定三元合金中奧氏體在不同溫度區間的生長機制。另外，比較分析珠光體和回火馬氏體奧氏體化的實驗結果，闡明碳化物大小、形貌和分布以及鐵素體界面結構對奧氏體化動力學的影響。本工作將進一步完善人們對於高溫奧氏體化的理解，為鋼鐵組織細化、性能控制提供理論和實驗依據。
結題摘要
奧氏體化是絕大多數商業用鋼必須經歷的熱處理工藝，其過程中奧氏體的形成、碳化物的溶解對鋼的最終組織、性能具有重要影響。通過控制奧氏體化工藝可以細化奧氏體晶粒，從而細化鋼的最終組織。目前，合金元素（C、Mn、Si和Cr等）、溫度對珠光體-奧氏體相變的熱動力學以及組織演化的影響尚缺乏系統的研究。 本項目系統而定量地研究了鋼中常添加的Mn、Si、Cr等合金元素對高碳鋼中珠光體-奧氏體相變的影響,期望完善人們對於奧氏體化過程的理解並為鋼鐵組織控制和性能最佳化提供理論依據。 一方面通過等溫熱處理實驗研究了Mn、Si、Cr的添加對奧氏體化動力學和組織演化的作用。硬度測試及轉變動力學測定結果表明1073K下0.6C合金的奧氏體化過程約在5s左右完成，Si和Cr的添加減緩珠光體奧氏體化，Cr的作用更加顯著，而Mn的添加略微加速相變；利用EBSD從晶體學上分析得到奧氏體的優先形核位置為鐵素體大角晶界，而優先生長方向為偏離K-S關係較大的鐵素體區域以及沿珠光體片層方向。 另一方面對珠光體奧氏體化過程進行了熱力學計算和動力學生長模擬。建立了合金元素分配臨界溫度的計算方法，計算結果能準確預測實驗溫度下不同合金的奧氏體生長模式；模擬了奧氏體垂直於珠光體片層方向及沿片層方向的生長，其中沿片層方向的生長模擬已能較好反映不同合金元素對奧氏體化動力學、組織演化趨勢以及碳化物/鐵素體溶解先後順序的影響，並在絕大多數條件下與實驗結果相符，而沿片層方向的生長模擬僅在Fe-C二元合金中作了初步探索，模擬結果與實驗結果定性相符。
