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利用Thermo-calc軟件研究時效硬化不銹鋼中析出相類型及規(guī)律


本項工作來自西安建筑科技大學胡書茂, 鄒德寧等老師。論文題目“時效硬化不銹鋼中析出相的數(shù)值模擬和實驗研究”發(fā)表在鑄造技術(shù)期刊2017年第384期第829-831頁。

馬氏體時效硬化不銹鋼屬于 Fe-Cr-Ni 基超低碳高合金高強度不銹鋼,該類不銹鋼結(jié)合了馬氏體時效鋼和馬氏體沉淀硬化不銹鋼二者的優(yōu)點,它使馬氏體時效鋼具有不銹性,也克服了馬氏體沉淀硬化不銹鋼耐蝕性差、 不易焊接等缺點,在航空、航天、核工業(yè)等領域有一定應用。
作者利用Thermo-calc軟件強大的相圖計算功能對材料的析出相類型和析出規(guī)律進行了預測,后通過XRD衍射分析儀和透射電子顯微鏡對材料的析出相進行觀察分析,驗證了計算的準確性。
作者首先計算了析出相與固溶溫度和時效溫度之間的存在的關(guān)系。如下圖,得到了固溶處理過程中,有兩種析出相析出;固溶溫度為800℃時,基體為奧氏體,ε-Cu相含量為1.35%,Nb的碳化物含量為0.27%;隨固溶溫度升高,ε-Cu相和Nb的碳化物會逐漸溶解于奧氏體中,其中ε-Cu相在1156℃下完全溶解,Nb的碳化物在906℃時完全溶解;時效熱處理過程中,基體組織為馬氏體和少量殘余奧氏體;時效溫度變化,基體組織含量也會發(fā)生變化,逆變奧氏體自450℃開始出現(xiàn),析出相主要為ε-Cu相、M23C6和SIGMA相

 

作者通過XRD物相分析的手段驗證了計算結(jié)果,如下圖,材料基體組織為馬氏體,無第二相析出;經(jīng)固溶+時效后材料中有逆變奧氏體、Nb 的碳化物和ε-Cu 相析出,與熱力學計算結(jié)果一致。

 

作者繼續(xù)計算了析出相的元素組成與溫度之間的關(guān)系和富Cu相尺寸與時效時間之間的關(guān)系,然后通過相應的試驗驗證了計算結(jié)果,如下圖,發(fā)現(xiàn)計算結(jié)果與試驗結(jié)果有很好的符合性。

 

注:該文獻來源互聯(lián)網(wǎng),如有侵權(quán)請聯(lián)系作者刪除;

參考文獻:胡書茂, 鄒德寧, 張艷, . 時效硬化不銹鋼中析出相的數(shù)值模擬和實驗研究[J]. 鑄造技術(shù), 2017, 38(4): 829-831.


通過這個案例,小伙伴可以更加充分地看到模擬計算對科研帶來的便捷,也說明現(xiàn)代計算科學的準確性,還在等什么呢,趕緊計算起來吧??!



Thermo-Calc 軟件試用版下載鏈接為:https://thermocalc.com/academia/free-academic-package/ 


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