《高碳合金鋼深冷處理過程中碳化物形核長大機理研究》是依託上海大學，由閔娜擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高碳合金鋼深冷處理過程中碳化物形核長大機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：閔娜
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
深冷處理能顯著改善鋼中的力學性能，是提高材料使用壽命的重要手段。目前，對於深冷處理的研究僅僅是在巨觀表象與性能關係方面，深冷處理過程中可能發生的組織和結構變化尚缺乏系統研究。在前期研究的基礎上，對高碳合金鋼經深冷處理後的微觀組織形態學進行系統研究，建立描述深冷處理高碳合金鋼的組織形態和力學性能之間關係模型。揭示等溫馬氏體、原生馬氏體和殘餘奧氏體的形態、分布等特徵對低溫碳偏聚及二次碳化物析出的影響，並建立在深冷應力、應變場與溫度場耦合作用下二次碳化物形核長大模型。研究成果將對深冷處理理論的澄清、低溫條件下相變機理的發展及深冷技術的推廣使用均具有重要意義。
結題摘要
深冷處理指的是將材料置於特定的、可控的低溫環境中，使其微觀組織結構產生變化，從而達到提高或者改善材料性能的一種熱處理技術，是提高材料使用壽命的重要手段。本基金主要採用內耗，3DAP以及HAADF-STEM等方法從原子尺度研究了深冷處理對高碳高合金鋼的碳偏聚行為以及回火過程導致的碳化物析出長大機理，探討深冷處理對高碳高合金鋼相變行為的影響。研究結果表明經深冷處理M2 鋼硬度提高2.5~3.1HRC，深冷初期硬度隨保溫時間增加而增加，在深冷5h 時硬度最大(65.9HRC)，而後延長保溫時間對硬度無影響。結合納米劃痕研究不同深冷時間對M2 鋼摩擦係數的影響，深冷1h M2鋼具有最優耐磨性能。結合內耗分析證實深冷處理初期馬氏體相變產生新可動位錯，使得可動位錯密度增加；同時相變過程產生的塑形變形，導致殘餘奧氏體及馬氏體周圍存在靜水壓應力場驅使位錯移動，並俘獲低溫下晶格收縮而從基體中溢出的間隙原子。由於位錯移動而俘獲的碳原子會在晶界處形成碳原子偏聚，從而成為回火過程中碳化物析出長大的核心。在深冷初期由於發生馬氏體相變引起塑形變形，導致位錯密度增加，塑性變形產生應力驅使位錯移動，並俘獲大量碳原子，引起碳原子在位錯處的偏聚。基於3DAP與HAADF-STEM研究結果進一步證實經過深冷處理後碳將偏聚於孿晶界面以及位錯等缺陷處，並在升溫至室溫或更高溫度下M2C型碳化物析出長大。
