微小应力下奥氏体→铁素体相变动力学过程分析

论文摘要

在新一代钢铁材料的研制中,进行固态相变过程中的最终组织控制已经成为提高钢铁材料性能最有效的方法之一。近年来,由于控轧控冷技术的发展,应力作用下的奥氏体（γ）→铁素体（α）的相变过程又引起了材料界的高度重视。然而,对该相变机制的理论研究尚存在不足,特别是小应力作用下的相变过程仍存在较大争议。本文研究了Fe-2.96at.%Ni合金冷却过程中在奥氏体区加载微小瞬态应力后发生的奥氏体（γ）→铁素体（α）相变过程。通过相变过程中试样的线膨胀量和转变后晶粒的平均尺寸的测量,并运用改进的等时相变模型进行动力学分析,初步澄清了不同大小应力以及不同加载温度对整个转变的热力学和动力学过程的影响,研究发现:1.改进的等时相变动力学模型可以拓展到连续冷却的相变过程。2.在1273K加载不同微小应力的试样,加载的应力越大,相变开始的温度就越低,所需时间就越短,晶粒的平均直径就越小,但晶粒分布较为不均匀,大晶粒所占比例明显减少。3.在不同温度（1073K和1048K）加载相同应力的试样,加载应力的温度越低,开始转变的温度就越高,晶粒的平均直径就越小。应力的加载也导致相变所需时间变短,但加载温度较低试样的相变时间反而较长。4、选择饱和形核和界面控制生长的相变模型进行拟合,相应动力学参数的变化结果如下:总体来说,应力的加载使相变的形核密度上升,生长模型中的指前因子v0和活化能QG下降。应力越大,相变的形核密度越大,v0和QG的值越小;加载温度越低,形核密度越大,但v0和QG的值也较大。5.适当地选取外加微小应力的大小和温度可以使组织达到细化的目的。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 前言
• 1.2 钢铁材料组织细化方法
• 1.2.1 控轧控冷技术
• 1.2.2 形变诱导铁素体相变
• 1.3 固态相变理论
• 1.4 相变动力学模型
• 1.4.1 无应力作用的相变动力学模型
• 1.4.2 微小应力作用下的相变动力学模型
• 1.5 主要研究内容
• 第二章 实验装置和实验方法
• 2.1 试样制备
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 线膨胀量的测量
• 2.2.2 晶粒尺寸的测量
• 2.2.3 试样硬度的测量
• 2.3 技术路线
• 第三章 连续冷却过程相变动力学模型
• 3.1 前言
• 3.2 JMAK模型
• 3.2.1 形核
• 3.2.2 长大
• 3.2.3 碰撞修正
• 3.3 等时相变动力学模型
• 3.3.1 通常对温度积分的处理
• 3.3.2 改进的温度积分处理方法
• 3.3.3 改进模型运用于γ→α相变连续冷却过程
• 3.4 小结
• 第四章 不同微小应力对相变动力学过程的影响
• 4.1 前言
• 4.2 实验过程
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 线应变量分析
• 4.3.2 铁素体体积分数的确定
• 4.3.3 平均晶粒尺寸分析
• 4.3.4 显微硬度结果
• 4.4 相变动力学分析
• 4.4.1 相变模型的数值拟合
• 4.4.2 微小瞬态应力对相变的影响机理的探讨
• 4.5 小结
• 第五章 不同温度加载应力对相变动力学过程的影响
• 5.1 前言
• 5.2 实验过程
• 5.3 实验结果与讨论
• 5.3.1 线应变分析
• 5.3.2 铁素体体积分数的确定
• 5.3.3 平均晶粒尺寸的分析
• 5.3.4 显微硬度结果
• 5.4 不同温度加载应力对相变过程的影响机理
• 5.4.1 相变模型拟合
• 5.4.2 不同加载温度对相变的影响
• 5.5 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢