高氮奥氏体中温转变研究和δ′（allt3gtli）相沉淀过程的计算机模拟

《高氮奥氏体中温转变研究和δ′（allt3gtli）相沉淀过程的计算机模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、刚舌Fe—N合金在A．点以上转变成奥氏体，冷却时在较高温度范围发生共析转变，在Ms点以下发生马氏体转变，但中温转变的研究还欠深入。迄今为止，有关高氮奥氏体的中温转变并无定论。高氮奥氏体中温转变的温度处于扩散型和非扩散转变的中间地带，由于Fe-N系各相的点阵常数特点，Fe—N系奥氏体的中温转变显示出复杂的转变机理和组织形貌。国内只有一两位学者做过这方面的研究，但仅仅简单地将这种异常的分解产物归为贝氏体或者特殊的贝氏体。国外对含氮马氏体回火研究较多，大多数是将Fe-N奥氏体分解作为在Fe—N马氏体回火过程中的一个阶段来研究，即认为残余奥氏体在200。C以上温度

2、回火到一定时间后发生分解，产物为平衡成分的(a叫)，或者形成回火马氏体。只有少数作者研究了Fe—N奥氏体淬火态试样进行中温回火过程，但得出的结论很不统一，尤其在相变机理方面存在较大的争议。近年来，本课题组的潘健生，胡明娟等学者在对奥氏体渗氮试样进行中温回火研究时发现在接近化合物层的原奥氏体区域出现了超高硬度现象，研究表明这与(n+，)两相纳米组织的形成有关，并初步得出以下结论：(1)利用X-ray衍射方法发现含氮量位于2．6～2．7wt％范围的过冷奥氏体，在225"C等温1h冷至室温后，首先析出丫’一Fe4N，形成(rFe+r—FetN)的亚稳状态。在22

3、5"C等温3～3．5h冷至室温后：Y—Fe衍射峰急剧减弱，而仪一Fe衍射峰大大增强，并且显微硬度急剧上升。等温8～lOh后，7-Fe(N)衍射峰消失，最终形成(q—Fe叫一FerN)两相组织，显微硬度可超过llOOHV。等温时间延长至25h，分解产物长大不明显，显微硬度仍保持在900HV以上。(2)TEId研究发现：高氮奥氏体225"C等温前期，奥氏体晶内弥散沉淀出?'-Fe4N，而在位错等缺陷处形成层片状的丫，-Fe4N组织，由此在晶内形成(r—Fe·N+?-Fe)亚稳定状态；高氮奥氏体晶界两侧同时发生分解，形成旷Fel。Fe$两相层状组织，分解区域由晶

4、界伸向晶内的宽度相近，与晶内分解产物有明显的分界线，并在分解后期变化不大。高氮奥氏体225℃等温分解后期，等温6h试样TEM观察发现：①明场组织具有规则波折状形貌组织；②[OlO]7-Fe晶带轴的电子衍射花一ⅡI一样中，在(202)、(202)等晶面衍射矢量方向出现双超点阵，但在(200)、(002)晶面的衍射矢量方向没有发现这一现象；③{112}类型a-Fe孪晶衍射花样。等温8h试样研究表明：奥氏体分解基本完成，组织仍然非常细密。在此基础上，尚有如下工作需要深入探讨：(1)阐明oL—Fe(旺’～Fe)的形成机制。高氮奥氏体在中温分解并冷至室温过程中形成q

5、—Fe相时存在两种可能性：0225。C等温后期由贫氮奥氏转变形成，并促使r—Fe,小l进一步析出；@)225。C等温处理后，在冷却至室温过程中，贫氮奥氏体中发生“类马氏体”转变形成c‘’-Fe。(2)利用扫描电镜从总体上对分解产物的分布、数量、形貌特狂进行系统观察，为从更高层次上对高氮奥氏体中温分解进行研究奠定基础。(3)利用常规透射电镜虽可对分解产物形貌进行初步研究，但若要阐明相变机制，尤其是纳米尺度(0c—Fe+y—Fe洲)的形成机理，就需利用高分辨透射电镜对丫仲和Y／d等两相界面结构等进行观察，这对解释分解产物的超高硬度也具有重要意义。为解决上述问题

6、，本文首先制备了含氮量均匀的高氮奥氏体，然后利用带有温台的x射线衍射技术对高氮奥氏体中温分解过程进行分析，以阐明q—Fe(a’一Fe)的形成机制；并利用扫描电镜对分解产物的分布、数量、形貌特征进行观察，为采用透射电镜和高分辨透射电镜对高氮奥氏体中温分解进一步研究奠定基础。同时，本文还将博士期间的工作进行了深入。采用微扩散方程对二元铝锂合金中6’相沉淀时的有序化、原子簇聚以及粗化过程进行计算机模拟，阐明了位于相图上不同区域的合金中有序化与原子簇聚过程发生的快慢和先后，以及相图上不同区域合金中6r相的粗化规律。一IV一·第一部分高氮奥氏体中温转变研究摘要在前人

7、研究的基础上，对含氮均匀的高氮奥氏体(2．7～2．8wt％N)中温分解过程进行研究，着重利用带有温台的x射线衍射技术对a．Fe的形成过程进行研究，同时利用扫描电镜对分解产物的分布、数量、形貌特征进行观察。研究发现：含氮量为2．7～2．8wt％的奥氏体淬火试样在225。C等温时，∞Fe相的衍射峰在3h50min时就已经出现，说明0【一Fe在等温过程中就已经形成；奥氏体的晶格常数和a—Fe的晶格常数在整个等温过程中基本没有明显变化；奥氏体在8h左右分解基本完成，分解产物为a．Fe和Fe．N两相组织。光学金相和扫描电镜观察发现：在高氮奥氏体分解初期，分解产物在晶

8、界和孪晶界上优先形核，形貌呈层片状，且按一定的取向排列；随等温过程