采用顯微組織分析和分子動力學模擬等方法研究了退火溫度對0Cr25Al5熱軋態(tài)盤條鋼組織及性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),晶粒尺寸隨溫度的升高逐漸增加并趨于穩(wěn)定,但是斷后伸長率和斷面收縮率在950℃突然大幅度下降。試樣組織形貌在800℃和950℃退火溫度下的OM及SEM分析結(jié)果未見明顯差別。于是使用分子動力學模擬對0Cr25Al5鋼三元體系的自由能進行了計算,發(fā)現(xiàn)隨著B2結(jié)構(gòu)的Fe Al或者DO3結(jié)構(gòu)的Fe₃Al有序相尺寸的增大,系統(tǒng)自由能先減小后增大,其最小值隨著退火溫度的升高向有序相顆粒尺寸減小的方向移動。在1273 K的高溫下仍然會保留60 nm左右大小的有序相顆粒。因此,推測0Cr25Al5鋼在大于950℃的溫度范圍內(nèi)韌性下降是由于60 nm左右的B2結(jié)構(gòu)的Fe Al或者DO3結(jié)構(gòu)的Fe₃Al有序相造成,與晶粒尺寸無關(guān)。因此,針對該鋼種應(yīng)進行低溫退火促使基體組織回復以消除缺陷,從而抑制Fe、Al等基體原子的擴散。 

【文章來源】：金屬熱處理. 2020,45(09)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

試樣在不同退火溫度下保溫50 min后的光學顯微組織

試樣在800℃(a)和950℃(b)下保溫50 min后的光學顯微組織

式中:U為NPT系綜下系統(tǒng)的總能量，其值可由NPT系綜下的分子動力學模擬計算得到;T為溫度;S為系統(tǒng)的熵，忽略振動熵，則S為系統(tǒng)的配置熵，其值為:本文使用Liu等[9]建立的Finnis-Sinclair嵌入原子勢模擬了不同有序相尺寸體系的自由能與溫度的關(guān)系。圖4給出了MD計算的體系自由能增量與金屬間化合物顆粒尺寸N的關(guān)系。由圖4可見，隨著有序相顆粒尺寸N的增大，包含B2結(jié)構(gòu)的Fe Al或者DO3結(jié)構(gòu)的Fe3Al有序相顆粒的系統(tǒng)的自由能增量先減小后增大，自由能最低點對應(yīng)的有序相顆粒尺寸為熱力學穩(wěn)定尺寸，其隨溫度的升高而減小。這說明溫度升高，有序相顆粒由于熱振動逐漸溶解，但即使在1273 K的高溫下仍然會保留20個晶格常數(shù)大小的有序相顆粒，其直徑為50～60 nm。由于B2結(jié)構(gòu)Fe Al或者DO3結(jié)構(gòu)的Fe3Al有序相的模量要遠大于無序固溶體相的模量，因此在變形過程中，這些有序相會成為應(yīng)力集中點，導致韌性下降。在低溫下，雖然體系的有序化傾向更加顯著，但是由于Fe和Al原子的有序化是擴散控制過程，因此在較低的溫度條件下，這些溶質(zhì)原子的擴散被強烈的抑制。同時由于Fe和Al原子的擴散機制為空位擴散，控溫濃度與溫度成玻爾茲曼關(guān)系，因此低溫條件下的控溫濃度遠低于高溫情況，這進一步抑制了Fe和Al原子的有序化進程。因此，在900℃以下退火的0Cr25Al5不銹鋼試樣，其塑韌性高于950℃退火的0Cr25Al5不銹鋼試樣，雖然它們具有同等的晶粒尺寸，但是晶粒尺寸不是影響其塑韌性降低的主要因素。


本文編號：3108441