鋼中針狀鐵素體及其非均勻形核機(jī)制_梁冬梅

1、第36卷第12期2011年 12月Vol. 36 No. 12Decemlxr 2011HEAT THE ATM ENT OF META 15鋼中針狀鐵素體及其非均勻形核機(jī)制71994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. htlp:/ki.nel第36卷第12期2011年 12月Vol. 36 No. 12Decemlxr 201171994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights

2、 reserved. htlp:/ki.nel第36卷第12期2011年 12月Vol. 36 No. 12Decemlxr 2011梁冬梅2,朱遠(yuǎn)志周立新，方文勝(I.武漢科技大學(xué)鋼鐵冶金及資源利用省部共續(xù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430081；2武漢科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院湖北武漢430()81 ；3 湖北新冶鋼股份有限公司湖北黃石435000；4.湖北丹江口鋁業(yè)公司湖北丹江口 442700)摘要:針狀鐵索體鋼具有優(yōu)良的強(qiáng)韌性、抗低溫?cái)嗔训木C合力學(xué)性能受到廣泛的關(guān)注。本文從針狀鐵奈體的晶體學(xué)結(jié)構(gòu)和微觀相 組成等方血分析了針狀鐵索體鋼RYfft好綜合力學(xué)性能的上要原因服亞探討了鋼中針狀飲索體非

3、均勻形孩的機(jī)制.以及形響 針狀鐵責(zé)體形核的一些主耍因索并提出了在該領(lǐng)域的一些展卑關(guān)鍵詞:針狀鐵索體：力學(xué)性能；形核機(jī)制：展望中圖分類號(hào):TG142. 1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：0254-6051 2011 )12-0105-4)7Acicular ferrite and its heterogeneous nucleation mechanism in steelsLIANG Don-mei1,2, ZHU Yuan-hi1 J, ZHOU Lkxin.FANG Wen-sheng4(1 Key Lalxinitor) for Ferrous XhHallurgy and Rewnircoy

4、Utiliziition of MiniMry of Education .Wuhan I niveiity fScience and Technology .Wuhan Hul)ei 430081 . China； 2. School of Material and Metallurg) .Wuhan University ofScience and Tethnolog) t Wuhan Hul)ei 430081 ,China； 3. Hubei Xiiueang Co. 9lJ(i. , Huanghi Hul)ei 435000.China；4. Danjiangkou Aluniin

5、um Co. .Ltd. Danjiankou Hubei 442700China )Abstract： Th steals with an acicular ferri inicroMmclure show excellent mechanical properti嘰 Mich as high tensile Mrength and louglineb Here the reans for o(m! properties of acicular ferrite were discued with I he co!ii(leration of ih cnMal inorphologj* and

6、 phaj*e inicroHtnictuiT* Tin*nucleation nwrhanbm and the main factors that influeiwe the nucleation of acicular friTite in steels wew*alx)analyzwl. Finallyprosier卜 wa put forward.Key words: acicular fprrile; inechanical projierti的；nucleation mechaniMii; p啊)wls71994-2015 China Academic Journal Electr

7、onic Publishing House. All rights reserved. htlp:/ki.nel第36卷第12期2011年 12月Vol. 36 No. 12Decemlxr 201171994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. htlp:/ki.nel第36卷第12期2011年 12月Vol. 36 No. 12Decemlxr 2011針狀鐵素體鋼具有優(yōu)良的強(qiáng)閭性11，良好的抗 H?S腐蝕以及阻止裂紋擴(kuò)展的性能。同時(shí)，在中、低溫 環(huán)境下還具冇11好的抗氧

8、化性能。與具冇上述性能的 合金鋼相比針狀鐵素體鋼的牛產(chǎn)成本較低而且合金 鋼由于其較高的合金含就，在變形加過程中容易產(chǎn) 生開裂等缺陷而成為合金加匚界的難點(diǎn)問題。相比而 言，針狀佚素體鋼能夠菠顧強(qiáng)韌性而受到越來越多的 關(guān)注和應(yīng)用。目亂鐵素體鋼主要在管線鋼上得到大 就的運(yùn)用。因?yàn)榕c傳統(tǒng)的鐵索體珠光體組織的管線鋼 相比針狀鐵素體組織的管線鋼在滿足高強(qiáng)度的同時(shí), 還貝冇史崗低溫韌件和低的韌脆轉(zhuǎn)變溫度 從而極 大的提高/管線鋼的使用春命，成為現(xiàn)代高性能管線 鋼的一個(gè)主婆發(fā)展趨勢(shì)。收稿日期：20114)54)8基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(No.50874083 )；湖北省教育廳項(xiàng)目(No. Q200911I

9、0 )作者簡(jiǎn)介：梁冬梅(W87)女 H 4：典威人主耍從爭(zhēng)現(xiàn)代新型制佚的研究。通訊作者:朱遠(yuǎn)占聯(lián)系電話：027&97203.11山1：血印1 163. zm1針狀鐵素體鋼的主要性能及微觀結(jié) 構(gòu)特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)研究表明針狀鐵素體鋼貝冇良好的強(qiáng)韌性 和阻止裂紋擴(kuò)展的性能31。而且，以針狀鐵素體組織 為主再配合一定址多邊形鐵索體的混合組織的材料 具冇最佳的力學(xué)性能。據(jù)原位跟蹤試驗(yàn)可知:具冇針狀鐵素體組織的鋼材 還具右良好的抗低溫?cái)嗔研阅堋Ｓ冕槧铊F索體組織的鋼 材賅試驗(yàn)所川材料為E40船體結(jié)構(gòu)鋼:0. 062C-0. 24Si- 1. 52Mn-(). 024A1-0. ()00554). OO7I0. ()

10、(X)5S (wt% )在 -80 下進(jìn)行J沖擊試驗(yàn)經(jīng)觀察沖擊斷I的SE 1 圖Q割1)町發(fā)現(xiàn)，試樣的起裂區(qū)較小起裂區(qū)韌窩較 淺、較小;在韌窩區(qū)韌窩較深I(lǐng)I近似呈等軸韌窩區(qū)占 了斷口的較大比例；在解理區(qū)河流花樣呈現(xiàn)曲折跌 宕;在剪切悴區(qū).冇較深的、被撕裂拉長(zhǎng)的韌窩.以上 這些斷裂待征均說明:具有針狀次索體組織的材料 冇良好的抗斷裂性能及較好的抗低溫脆性斷裂能力.在一定的相變溫度和速率下針狀鐵素體鋼中大 部分組織為針狀鐵索體還右少就多邊形鐵索體和貝71994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights r

11、eserved. htlp:/ki.nel第12期梁冬梅等:鋼屮針狀鐵索體及X非均勻形核機(jī)制107圖1實(shí)驗(yàn)材料的沖擊斷口形貌*Q)起裂IK： Q)6)解離1心3)外切區(qū)Fig. 1 Impad fraclurf* micngrap)of Meeb 5,4(a )fructun* zone: (l hlimple ana: (r )lissM*iation ar*a： Clzoim*氏體因而鋼的性能主要由針狀佚素體決定。由材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)、組織決定材料的性能町知針狀鐵素體鋼良 好的力學(xué)性能決崔于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。從針狀決索體結(jié) 構(gòu)分析可知針狀鐵索體的冇效晶粒是針狀鐵素體條 束鐵素體條束呈扁豆?fàn)?，相互交鎖

12、緊密排列在原奧氏 體崩內(nèi)。如圖2所示是低碳鋼凝固后冷卻過程中夾 雜物誘導(dǎo)形成的針狀鐵索體組織很好的呈現(xiàn)r上述 針狀鐵素體的組織結(jié)構(gòu)形態(tài)。圖2低碳鋼品內(nèi)針狀狹索體形貌組織Fig. 2 Intragranular acicular frrrite in Iow-carix)n steel針狀鐵索體鋼具右良好強(qiáng)韌性的原因分析:針狀 鐵索體板條之間相互交鎖緊密排列而口板條束之間 的茨離一般只冇（） 1 -0.3叩而使材料冇較髙的強(qiáng) 度;在針狀決素體的形成過程中總伴隨看甜圖3銀紋在針狀鐵索體中的擴(kuò)展模吃Fig. 3 Propagation mode of crack in acicular ferrit

13、e19組織的形成這足針狀狹素體的一個(gè)難本待征細(xì) 小、彌散的甜組織會(huì)起到釘扎晶界的作用而使 材料有較高的強(qiáng)度；經(jīng)試驗(yàn)研究7 針狀鐵素體板 條內(nèi)心在密度高達(dá)108 1010 cm-2可移動(dòng)位錯(cuò).易于 實(shí)現(xiàn)多滑移同時(shí)針狀鐵素體板條內(nèi)冇細(xì)小碳化物這 樣的結(jié)構(gòu)能冇效提髙材料的強(qiáng)度和沖擊韌性; 島組織中的殘余奧氏體是一種有利的韌性相能降低 裂紋尖端應(yīng)力，消耗部分?jǐn)U展功而便針狀鐵索體組織 具冇便好的韌性。針狀鐵素體具冇良好抗斷裂性的原因分析:由于 針狀鐵索體之間為大角度品界，板條內(nèi)的微裂紋解理 跨越晶內(nèi)鐵素體時(shí)要發(fā)卞偏轉(zhuǎn)，同時(shí)裂紋擴(kuò)展也會(huì)消 耗很髙的能笊從而抑制J裂紋的快速蔓延;晶內(nèi)針 狀鐵索體具有很強(qiáng)的口

14、身細(xì)化品粒的作用，而細(xì)品能 兼顧強(qiáng)度和協(xié)性,因而當(dāng)材料的韌性提高時(shí)抗斷裂性 也就相應(yīng)提高了；針狀鐵素體的冇效晶粒是針狀 鐵素體條束而這些條束之間相坯交鎖緊密排列的結(jié) 構(gòu)，給裂紋的擴(kuò)展造成種障礙。由圖3裂紋擴(kuò)展模 型可以看出在針狀鐵素體中裂紋擴(kuò)展受到彼此咬合、 互相交錯(cuò)分布的細(xì)小的針狀鐵素體條束的阻礙。鐵 索體內(nèi)細(xì)小的島組織和彌散分布的碳氮化物，不 足以構(gòu)成裂紋臨界尺寸，不易激發(fā)裂紋，而且已有研究 衣明裂紋遇到卜17場(chǎng)組織和戰(zhàn)氮化忻出物常會(huì)發(fā)牛. 轉(zhuǎn)折表現(xiàn)出對(duì)裂紋的強(qiáng)烈阻滯作用2針狀鐵素體的主要形核機(jī)理2.1針狀鐵素體的晶體學(xué)結(jié)構(gòu)針狀鐵索體是體心立方結(jié)構(gòu)是晶內(nèi)鐵素體的一 種，是一種熱力學(xué)非平衡組

15、織其轉(zhuǎn)變是在稍高于貝氏 體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間的溫度下，以切變和擴(kuò)散的混合方式 轉(zhuǎn)變而成的非等軸鐵素體相。因此可把針狀鐵素體 鋼看做是低碳I丿!氏體鋼的延伸（山其實(shí)質(zhì)是品內(nèi)形核 的級(jí)氏體鐵索體g 鐵素體板條的平均尺寸為o. 1 0.3 |jim 1,51,板條形態(tài)細(xì)而氏氏寬比為1/4 1/8冇 類似于低碳板條馬氏體的形貌，如圖4所示.圖4薄膜透射電鏡針狀鐵索體的電子衍襯相Fig. 4 TEM micrograph of acicular ferrite 14針狀鐵素體組織常指以針狀鐵素體為主的針狀鐵 素體十少就多邊形鐵素體十微獻(xiàn)貝氏體的混合 組織19叫大曲的試驗(yàn)研究證明針狀鐵索體與貝氏體的轉(zhuǎn)變 機(jī)理冇

16、許多相似之處，且都冇板條狀的結(jié)構(gòu)。然而山T 兩者不同的形核位誼而形成J不同的形態(tài)從而使兩者 之間產(chǎn)生許多并別:通常貝氏體在奧氏體的晶界形 核，形成平行的層片狀的形態(tài)結(jié)構(gòu)具有相同的品體學(xué) 取向.而針狀鐵素體是在奧氏體晶內(nèi)細(xì)小、無規(guī)則排列 非金屬夾雜物上形核并呈衍射狀長(zhǎng)大,其形態(tài)是相互 交乂狀的心。針狀鐵索體伴牛的碳化物Irt彳艮少，且 沒冇貝氏體那么規(guī)整，很堆鑒別出滲碳體的存在21，只 是存在-些彌散分布的碳氮化合物。與貝氏體相比. 針狀鐵素體不存在明泉的原始奧氏體晶界網(wǎng)絡(luò)從而避 免r大角度陽(yáng)界所心在的沉淀物或夾雜物偏析所造成 的脆性這也足針狀鐵素體比貝氏體冇較高的沖擊切性 和較低的脆性轉(zhuǎn)變溫度

17、的原因之一。2.2針狀鐵素體的非均勻形核機(jī)制針狀鐵索體屬于異質(zhì)形核即針狀鐵素體陽(yáng)核是 依附于已存住的界面上形成的而這個(gè)界而是罪金屈 夾雜物針狀鐵素體在非金屬夾雜物上形核之后以 這個(gè)形核點(diǎn)為壟點(diǎn)向各個(gè)不同的方向呈輻射狀生長(zhǎng)。 研究者們對(duì)在夾雜物上就能形成針狀鐵索體進(jìn)行了大 就研究最后證實(shí):非金屬夾雜物貝冇誘導(dǎo)針狀次素體 形核的作用.且若沒有夾雜物的存在，就不會(huì)形成針狀 鐵素體22 即夾雜物的在是針狀鐵索體形核的一個(gè) 充分條件。但并不是所冇細(xì)小、彌散的夾雜物祁具冇 誘導(dǎo)晶內(nèi)針狀鐵素體形核的作用冇些夾雜物只是起 到釘扎晶界強(qiáng)化材料的作用。11詢已證明的具冇促使 針狀鐵索體形核作用的夾雜物如衣1所示。

18、表1誘導(dǎo)晶內(nèi)針狀鐵索體形核的夾雜物BTaNe 1 Inclusioiis for nucleation of acicular ferrite in steel ”鋼沖夾雜物管冏質(zhì)鋼MiiS;MnSAN;V (C.N )型制郵板軋制Ti 氧化物;VN;Ti2O3Ar (C.N )-(fiNnS )焊接熱形響區(qū)TiN：l訃:M (O. S )-KN； Gi ). S ); TiN-MnS; TiN-MiS4eB (C B )6:MnS-CuS/Cu2AS：TiX41 (C N )凝対過程R-S-(：iiS/Cii2AS經(jīng)研究，針狀鐵索體的異質(zhì)形核存在一定的形核 機(jī)制.目前存在的關(guān)于針狀鐵素體的形

19、核機(jī)制有很多 種說法本文主要分析針狀鐵素體在Ti2o5和CuS上 的形核機(jī)理。2. 2. 1針狀鐵索體在Ti2（）3上的形核機(jī)理探究鋼中的氧化物易成為晶內(nèi)形核的質(zhì)點(diǎn).Ti2（）5足 冇利于針狀鐵素體形核的夾雜物因而先要盡可能獲 得-定秋的Tig。要獲得有利于針狀鐵索體形核的 Ti20, 粒，一方面要在夾雜物上限數(shù)址范宙1內(nèi).盡呈 多的獲得這種廿2（）3顆粒。據(jù)研究沖，控制氧含量 小于0. 0（X）3%時(shí)冇利于鈦的氣化物以Ti2O3顆粒的 形式析出,且總比TiN優(yōu)先析出.另一方面要獲得有 利于形核的廿2。3的尺寸。經(jīng)研究可知，有利于晶內(nèi) 針狀鐵素體形成的Ti2()3顆粒應(yīng)該是在凝固前沿固液 兩相

20、區(qū)之間析出的非常細(xì)小的二次夾朵物，直徑在 0.2-2 之間。所以對(duì)于冶煉T.藝來說，耍得到有 利于晶內(nèi)針狀鐵素體形成的顆粒，必須盡量控 制Ti2o3在凝固前沿的固液兩相區(qū)之間析出2。獲 得一定數(shù)就、一定尺寸的巧(片是苴成為針狀鐵素體 形核劑的先決條件。據(jù)口麗的實(shí)驗(yàn)分析足5促使IGF形核的機(jī)理主 要是貧儲(chǔ)區(qū)機(jī)制和應(yīng)變誘導(dǎo)機(jī)制。由于【103中富含 陽(yáng)離子空位因而其附近準(zhǔn)體中的元素通過陽(yáng)離子 空位擴(kuò)散而被吸收到內(nèi)或其周圍，相當(dāng)于消耗T 奧氏體叢體屮-部分Mn元素而使奧氏體的穩(wěn)定性下 降在一定條件下易于向鐵素體分解轉(zhuǎn)變。但畢競(jìng)貧鐳 區(qū)尺度太小而且經(jīng)研究含冇陽(yáng)離子空位的TiQ卻未 能誘發(fā)1GF.W而還會(huì)

21、有其他機(jī)制作用在Ti2O3的形核 中。Shim 30在冶煉中用Ni代替鋼中的Mn,經(jīng)歷同樣 的丁藝過程口0夾雜便不再誘發(fā)針狀鐵素體的形核. 從而證實(shí)r Mn在針狀鐵素體形核當(dāng)中帝要的作用.另外經(jīng)杳閱知在500 - 800弋時(shí),Ti的氧化物的 熱膨脹系數(shù)較小(W10xl0Y )而奧氏體的熱膨 脹系數(shù)為2() x 10逛兩者之間較大的熱膨脹系數(shù) 的差異而形成的應(yīng)變能冇利于新相一針狀鐵素體的 形成。2. 2. 2針狀鐵素體在夾雜物CuS (VlnS為曜材)上的 形核機(jī)理研究大就的透射電鏡一碳覆型和EDS技術(shù)試驗(yàn)證明， 以MnS為以材.機(jī)蓋仃薄層CuS的夾雜物是良好的針 狀鐵索體形核誘導(dǎo)劑能夠促使針狀

22、佚素體的形核。據(jù)衍射分析CuS是六方結(jié)構(gòu)其晶格常數(shù)為a = 0. 379 nm.c = 1.633 inn；MnS是立方結(jié)構(gòu)，其品格常數(shù) 為a=0. 522 mn;奧氏體為面心立方結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)為 a =0.358 nm. MnS是針狀鐵素體的形核點(diǎn)通常MnS 會(huì)被一薄層CuS覆蓋.由于CuS沿看c方向原子間距 離較大，因而很難在c方向上單獨(dú)與以a = 0. 522 mn 的MnS和以a =0. 358 nm的奧氏體相匹配從能就的角度來看針狀鐵素體在CuS上的形核 町以用經(jīng)典的異質(zhì)形核理論來解釋。由于夾雜物與鐵 索體之間的界面能要比夾雜物與奧氏體之間的界面能 低，而且CuS附著在MnS時(shí),獨(dú)特

23、的空間結(jié)構(gòu)降低 J鐵索體的形核界面能冇利于鐵素體在夾雜物上的 形核 CuS與鐵素體有不同的晶體學(xué)取向，然而由于 鐵素體與CuS之間的錯(cuò)配度較低導(dǎo)致阻礙形核的界 面能較低而易于在CuS基面形核電。根據(jù)Bramfitt 等式MCuS與奧氏體和鐵索體在不同取向下的平面 錯(cuò)配度如表2所示。城低的錯(cuò)配度是： 0001 )加和 皿。71994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/wu第12期梁冬梅等:鋼屮針狀鐵索體及X非均勻形核機(jī)制#71994-2015 China Acad

24、emic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/wu第12期梁冬梅等:鋼屮針狀鐵索體及X非均勻形核機(jī)制#表2 CuS與鐵素體及奧氏體之間的錯(cuò)配度對(duì)照表54 Table 2 Misfit between CuS and ferrite and austenite u取向(111 ) 0001 )gi 7 oa/2 77 og(110. 0(X)1 味001.2 TT os(100)a0001)CuS001。2 TT 0gCuS與鐵索體64957CuS與典氏體50494471994-2015 China Ac

25、ademic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/wu第12期梁冬梅等:鋼屮針狀鐵索體及X非均勻形核機(jī)制#71994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/wu第12期梁冬梅等:鋼屮針狀鐵索體及X非均勻形核機(jī)制#通過表2可以看Hi,CuS與鐵索體之間的錯(cuò)配度 比CuS與奧氏體的低。這就衣明了飲素體與CuS之 間的界面能較低利于鐵素體在CuS上形核從結(jié)構(gòu)方面來看針狀鐵素體屬于異

26、質(zhì)形核鐵素 體與夾雜物冇較好的晶格匹配就容易形核。據(jù)liramfitl 的計(jì)算模式面心立方與六方結(jié)構(gòu)之間最冇利的匹配是 11與(XX) 1 )基面平行時(shí)。然而對(duì)于CuS與奧氏體. 即便是在最有利的匹fill條件下錯(cuò)配度仍然很大，而 CuS與鐵索體之間則冇良好的匹配度，如圖5所示。當(dāng)鐵素體從CuS的英而0(X)1 )開始向外牛長(zhǎng)時(shí). 兩考之間的錯(cuò)配度較低。然而即便是按最冇利的品 體學(xué)取向關(guān)系，奧氏體與CuS之間的錯(cuò)配度仍然很 大，而使次素體不易在奧氏體晶界處形核。CuS與圖5 CuS與InS、奧氏體晶恪結(jié)構(gòu)關(guān)系示盤圖3,;Fig. 5 Scheme !houin the orientation

27、between the CuS hexagonal lattice,MnS core and the austenite15鐵素體之間冇較好的晶格匹配使阻礙形核的界面能 較低從而易在夾雜物上形孩。圖6是鐵索體在夾雜 物上形核并長(zhǎng)大的電鏡形貌。71994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http:/wu第12期梁冬梅等:鋼屮針狀鐵索體及貳非均勻形核機(jī)制109圖6 450弋等沿處理10 s后鐵索體的TEM圖E ()薄膜衍襯$ b)Q)碳萃取友型Fig. 6 TEM micro

28、graphs of the inicn)Mru ture obtaimKl after isothermal Mhling for 10 at 450 X. (a ) thin foil; Qj ) (r ) caiinMi extra*tin replica2.3影響針狀鐵素體形核的因素夾雜物的數(shù)就、尺寸原始奧氏體的晶粒祁會(huì)對(duì)針 狀鐵素體的形核產(chǎn)生一定的影響。1）夾雜物的數(shù)竝。經(jīng)試驗(yàn)在一定的夾雜物含比 范啊內(nèi)增加艾雜物的數(shù)量就相當(dāng)于增大了晶內(nèi)夾雜 物的表面積冇利于鐵素體的形核即利于獲得大就的 針狀鐵素體組織；而過多的夾雜物數(shù)赧會(huì)增加用界長(zhǎng) 度和面積，降低針狀鐵索體的形成量。因而，存在-個(gè) 理

29、想的夾雜物數(shù)量的上限據(jù)亦心血也的研 究模型：0.181276=0. 1541Q)G)式中咕為奧氏體平均品粒尺寸為夾雜物直徑. mm;/為夾雜物體積分?jǐn)?shù)；k為Zener模型中的常數(shù); 心為單位體枳夾雜物的數(shù)目。Jve4ng認(rèn)為奧氏體晶粒在不斷變化因而Jve- Ix）ng認(rèn)為k不應(yīng)該是常數(shù)。Jydmng擬合f大就的試 驗(yàn)數(shù)據(jù)得到（4 ）式從而避開k值 （4 ）式即說明奧 氏體晶粒大小與夾雜物尺寸及數(shù)旺之間的關(guān)系。Jve- Long1391的研究模型：V （445/g十利町p 二也 I=L 4 ）（1 一式中屮為晶內(nèi)針狀鐵素體相對(duì)形核能力;表示針狀鐵 素體的體積分?jǐn)?shù);g為奧氏體平均晶粒尺寸；為單位體

30、 積內(nèi)晶界夾雜物的數(shù)就M為夾雜物的平均顆粒直徑; 為單位體積內(nèi)晶內(nèi)夾雜物的數(shù)就。2）夾雜物的尺寸。由式）中可看出針狀鐵素 體的體積分?jǐn)?shù)號(hào)奧氏體的品粒尺寸、夾雜物的數(shù)量、尺 寸冇關(guān)系Jydmg的模型計(jì)算結(jié)果顯示冇利于 晶內(nèi)形核的夾雜物的大小為0. 25 0. 8 “n；據(jù) I如baroR計(jì)算喪明，有利于晶內(nèi)形核的夾雜物的大小 為0.4-0.6叩；據(jù)St-laurent 4,;計(jì)算表明，有利于晶 內(nèi)形核的夾雜物的大小為（）.45 jxnu上述研究結(jié)果棊 本一致從而說明r IAF （鋼中針狀鐵索體）易于在平 均尺寸在0. 25 0. 8 pun范圉內(nèi)的夾雜物上形核。3 ）奧氏體晶粒的尺寸.據(jù)Tlu-

31、wlis的研究，當(dāng)奧 氏體晶粒大小達(dá)到某一最佳的尺寸時(shí)可實(shí)現(xiàn)針狀鐵 索體的體積軸大化;據(jù)Jye4ng 39對(duì)鈦脫氧鋼（化學(xué) 組成為 0. 11% C-0. 05%Si4. 5% Mn-0. 015% TiO 26% Ni-0.27%Cu-0.015%Nb）的研究，也證明 T 1AF 的形 核能力與奧氏體的晶粒尺寸大小之間卑本上符合C 曲線關(guān)系即隨著奧氏體晶粒尺寸的增加、相對(duì)形核能 力增大，當(dāng)達(dá)到一個(gè)最大值后開始減小,并得岀該鋼種 的最佳奧氏體晶粒尺寸在180- 190302520151050 140 150 160 170 180 190 200 210 22C 230臭氏體晶社尺寸/卩“圖7

32、夾雜物尺寸、數(shù)肝與奧氏體晶粒的關(guān)系圖”Fi芻 7 Relationship between ize, quantities ofinclusions and the size of auMenitP AK由圖7地看出當(dāng)冇利于針狀鐵索體形成的奧氏體 晶粒尺寸在180 190 uin之間，夾雜物尺寸在0. 25 71994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, ki.nel11()第36卷0. 80 um之間時(shí)，可得出合理的夾雜物數(shù)量在1.3 X 101.0x10 個(gè)/mnF 之間

33、。3針狀鐵素體鋼尚需要解決的基本理 論問題1)針狀鐵索體在晶內(nèi)異質(zhì)形核的機(jī)理尚待完善, 它難以解釋某些非金屬夾雜物處針狀鐵素體的形核 現(xiàn)象。2 )針狀鐵索體的生長(zhǎng)規(guī)律尚待研究，即鐵索體形 核后如何怏成針狀或塊狀形貌，如何氏大，這些都足需 要繼續(xù)研究的課題3) 還未找到減小奧氏體的晶界面積的冇效方法, 以增大針狀鐵索體的形核機(jī)會(huì)。4 )據(jù)研究先析出非針狀鐵素體也會(huì)成為針狀鐵 素體的形核棊點(diǎn)這種形核機(jī)理與針狀鐵素體在夾雜 物處的形核之間的關(guān)系還未知。5)針狀鐵索體中的有效組織是鐵素體條束隨著 佚素體條束的増大材料的性能會(huì)降低,因而找出使性 能明浪惡化的針狀鐵素體的板條束值的臨界點(diǎn)也是個(gè) 難點(diǎn)。參考

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