含硅钢纳米贝氏体组织形成研究

论文摘要

针对工业用9SiCr钢,通过X射线衍射分析、金相组织观察研究了奥氏体化后的冷却速度与贝氏体转变等温时间等因素对贝氏体相变产物显微组织形态的影响,采用透射电子显微镜观察分析了短时等温获得的上、下贝氏体组织的精细结构。实验结果表明,当奥氏体化后以20-50℃/s的冷却速度冷至380℃等温5-20 min获得非常规上贝氏体组织,其由片条状α相亚单元组成,片条状亚单元的纵向尺寸可达几百纳米,而宽向尺寸大约几十纳米,晶格呈现膨胀状态,相变具有非完全扩散的特征;而当奥氏体化后以50-70℃/s冷却速度冷至200℃等温5-20 min获得非常规下贝氏体组织,透射电镜下呈现由单一α相组成的片条状,片条的厚向尺寸处在纳米数量级,而长度处于微米数量级,晶格呈现膨胀状态。电镜精细结构观察发现,沿非常规下贝氏体纵向存在大体平行的位错亚结构并在纵向前沿母相中存在层状、间断应变场衬度。该应变场为贝氏体内部的位错亚结构所萌生。新贝氏体单元正是借助该应变场以切变机制形核,实现贝氏体沿纵向的继续长大,新形成的贝氏体单元同时以切变机制展宽,实现贝氏体的横向生长。对于实验用钢,短时等温获得的上、下贝氏体具有相近的显微组织结构特征,但精细组织结构有所不同。上贝氏体由于形成温度高,生长前沿母相中形成的相变应变场容易被原子的热振动所松弛,导致纵向生长能力减小。也正由于相变应力场的松弛,贝氏体的横向展宽能力提高,但贝氏体各处展宽状态不同,进而在贝氏体侧边界易于形成台阶,其为激发新的贝氏体亚单元条的形成提供条件。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 贝氏体的定义与组织形态
• 1.1.1 贝氏体的定义
• 1.1.2 贝氏体的组织形态
• 1.1.2.1 上贝氏体
• 1.1.2.2 下贝氏体
• 1.1.2.3 无碳化物贝氏体
• 1.1.2.4 粒状贝氏体
• 1.1.2.5 柱状贝氏体
• 1.2 贝氏体的形成及特点
• 1.2.1 贝氏体形成热力学条件
• 1.2.2 贝氏体的成核与长大
• 1.2.3 贝氏体转变的主要特点
• 1.2.4 贝氏体转变的晶体学特征
• 1.2.4.1 晶体学位向关系
• 1.2.4.2 惯习面
• 1.3 贝氏体的力学性能
• 1.4 贝氏体的相变机制
• 1.4.1 切变相变理论
• 1.4.2 扩散-台阶长大机制
• 1.4.3 两派的争论和共识
• 1.4.4 中间观点
• 1.5 选题依据、主要研究内容及目的
• 第二章 实验过程
• 2.1 选材
• 2.2 实验过程
• 2.2.1 试样的尺寸
• 2.2.2 实验流程
• 2.2.3 热处理
• 2.2.3.1 退火处理
• 2.2.3.2 贝氏体等温处理
• 2.3 显微组织分析及硬度测试
• 2.3.1 金相观察
• 2.3.2 物相分析
• 2.3.3 硬度测试
• 2.3.4 透射电镜观察
• 第三章 贝氏体的光学显微组织形态
• 3.1 热处理冷却速度对材料组织结构状态的影响
• 1的分析'>3.1.1 冷却速度 V₁的分析
• 1的确定'>3.1.2 冷却速度 V₁的确定
• 2的确定'>3.1.3 冷却速度 V₂的确定
• 3.2 金相组织观察
• 3.2.1 下贝氏体组织形貌
• 3.2.2 上贝氏体组织形貌
• 3.3 X 射线衍射分析
• 3.4 硬度分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 贝氏体精细结构分析
• 4.1 下贝氏体相变分析
• 4.1.1 下贝氏体相变产物形貌
• 4.1.1.1 下贝氏体条宽向形貌特征分析
• 4.1.1.2 下贝氏体条纵向生长特征分析
• 4.1.2 应变场的形成分析
• 4.1.3 下贝氏体相变机制
• 4.2 上贝氏体相变机制
• 4.2.1 上贝氏体组织显微形貌
• 4.2.1.1 上贝氏体的组成结构
• 4.2.1.2 moire条纹形成分析
• 4.2.1.3 上贝氏体的生长特征
• 4.2.2 上贝氏体生长机制
• 第五章 结论
• 参考文献
• 硕士期间发表的学术论文
• 致谢