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发布日期:2021年05月06日

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利用超高温激光共聚焦显微镜对钢的同素异构转变进行原位观察研究


一、实验目的


本研究采用时间分辨的x射线衍射TRXRD)与超高温激光共聚焦显微镜相结合的混合原位观测系统,研究了钢的同素异构转变的形态特征、晶体关系以及近程扩散。


二、实验流程


1. 在相变期间,钢的晶界间距,时间,温度和强度图。最高温度为1698 K


使用超高温激光共聚焦显微镜对α-γγ-δ转变过程的原位观察


2显示了钢在加热过程中的微观结构演变。如图2a~e所示,为α-γ转变的图像。如图2a所示,在1202.2K的温度下,奥氏体只出现在铁素体晶界上(如图箭头所示)。如图2b所示,随着温度升高到1205.8K,奥氏体相扩散到周围区域(如图箭头所示)。如图2c所示,随后,奥氏体相迅速扩散到试样区域的一半。如图2d所示,在1218.4K的温度下,可以清楚地观察到试样另一半的相变。如图2e所示,转变从各个方向扩展到中心,并最终在该点完成(如图箭头所示)。通过计算,α-γ的转变在yy31yy31,纯爱动漫纯爱动漫2.5秒内完成。在α-γ的转变过程中,即使是转变的速度很快,也可以明显看到微观结构的演变。


   如图2f-j所示,为γ-δ转变的图像。如图2f所示,根据图1的热循环,钢被进一步加热到1689.2 K。从图2ef可以看出,从1222.9 K开始,奥氏体的表面形貌没有发生任何变化。如图2g所示,当温度升高到1689.6 K时,奥氏体开始向δ-铁素体转变(如图箭头所示)。如图2h-j所示,这个γ-δ的转变可1s内完成。然而,这种反差被之前加热转化过程中产生的产物所掩盖。因此,δyy31yy31,纯爱动漫纯爱动漫产物的图像对比度较弱。另一方面,由于奥氏体在高温下保持时间较短,在奥氏体化过程中无法观察到奥氏体晶界。因此,在同素异构δ-铁素体转变开始之前,很难区分成核位点。



2. 钢在加热过程中的微观结构演变。a-eα-γ转变的LSCM图像,f-jγ-δ转变的LSCM图像


使用超高温激光共聚焦显微镜对δ-γγ-α转变的原位观察


3显示了钢在冷却过程中的微观结构演变。如图3a-d所示,为δ-γyy31yy31,纯爱动漫纯爱动漫转变的图像。如图3a所示,当温度下降到1646.1 K时,δ-铁素体的表面形貌与图2j相比没有任何变化。如图3b-d所示,δ-γ的转变,在4.8 K的温度范围内,可以在1 s内完成。图3b-d中的箭头表示奥氏体的生长过程。同样,这种反差也被之前的加热转化过程中产生的产物所掩盖。此外,由于奥氏体在高温下保持时间较短,在δ-γ的转变过程中无法观察到奥氏体晶界。


   如图3e-h所示,为γ-α转变的图像。如图3e所示,当温度冷却到1083.8 K时,可以看到两个奥氏体晶界,图中粗箭头表示晶界的位置。如图3fg所示,随后,形核铁素体沿奥氏体晶界A扩散。如图3h所示,当遇到晶界B时,铁素体越过晶界并继续扩散。也就是说,铁素体可以穿过奥氏体晶界,并迅速生长到邻近的晶界中。同样,基于原位观察可以看出,γ-α的转变在1s内完成。



3. 钢在冷却过程中的微观结构演变。a-dδ-γ转变的LSCM图像,e-hγ-α转变的LSCM图像


三、结论


利用TRXRD和超高温激光共聚焦显微镜原位观察了钢的同素异构转变过程中的微观结构演变。根据这些观察和动力学分析,得出以下结论。


1. 通过TRXRDLSCM可以监测同素异构转化的过程。与马氏体相变过程中的针状板条相比,同素异构转变过程中产物的形貌是不规则的。同素异转变的产物可以穿过晶界迅速生长到相邻晶粒中。

2. 在γ-α的转变过程中,奥氏体的晶界间距值随着热循环的变化而逐渐减小。近程扩散在同素异构转变中起着重要作用。



作者:yy31yy31,纯爱动漫纯爱动漫Xin-Fang Zhang, and Yu-ichi Komizo

摘自:steel research int. 84 (2013) No. 8