www.bviltd.cn-久久精品99国产精品蜜桃,国产欧美激情一区二区三区,久久亚洲国产精品123区,www国产成人免费观看视频

當(dāng)冷速較低或在γ→α轉(zhuǎn)變區(qū)的高溫段保溫時(shí)，釩鋼中有時(shí)可觀察到纖維狀形貌的V(C,N)析出相。這種析出物的典型特征是纖維束與γ/α界面垂直，類(lèi)似珠光體中的滲碳體形貌，但比珠光體中的滲碳體細(xì)小得多，見(jiàn)圖2。V(C,N)以纖維狀形貌析出的這種情況很少發(fā)生，它不是微合金化鋼中主要的析出方式。一般認(rèn)為，這種析出模式是γ→α＋V(C,N)共析轉(zhuǎn)變的一種變異形式。這類(lèi)分解反應(yīng)是由α/V(C,N)界面前釩的濃度梯度驅(qū)動(dòng)的。γ/V(C,N)和γ/α的平衡決定了這種釩的濃度梯度方向平行于γ界面，從而導(dǎo)致了釩從γ向α＋V(C,N)中的橫向重新再分布，形成了如上所述的纖維狀V(C,N)形貌。通過(guò)分析Fe-V-C系的等溫截面相圖，可以認(rèn)為這類(lèi)共析反應(yīng)只有在具有相對(duì)較低過(guò)飽和度的γ成分中才能發(fā)生。值得注意的是，隨釩含量的增加，(γ＋α)/γ相平衡界面必須有一定的坡度，以便為這類(lèi)共析轉(zhuǎn)變提供空間。

各種不同碳含量的含釩鋼中，V(C,N)均可以在先共析鐵素體和珠光體鐵素體中以相間析出的形式析出，VC或V(C,N)的非均勻形核與相界面的結(jié)構(gòu)特征相關(guān)。相變溫度、冷卻速率、鋼的成分等因素對(duì)V(C,N)相間析出的形貌、間距、尺寸大小有明顯影響。相間析出的特征之一是溫度越低析出相越細(xì)，這已得到許多研究結(jié)果的證實(shí)。

Batte和Honeycombe等人深入研究了不同成分Fe-V-C合金在600～850℃溫度范圍內(nèi)奧氏體等溫分解過(guò)程中碳化釩的析出規(guī)律。圖4給出了不同合金成分的Fe-V-C合金等溫相變過(guò)程中相間析出的碳化釩平均顆粒尺寸和層間距離隨相變溫度的變化規(guī)律。鋼中釩、碳含量越高，即碳化釩析出相的體積分?jǐn)?shù)越大，析出相的平均顆粒尺寸就越細(xì)小，并且相間析出的層間間距也越小。圖中的統(tǒng)計(jì)結(jié)果清楚地顯示，相間析出的碳化釩顆粒平均尺寸和層間距離隨相變溫度的升高而增加，鋼中釩、碳濃度越低，溫度的影響效果越明顯。

其他合金元素，如擴(kuò)大奧氏體相區(qū)合金元素，鎳、鉻、錳等，因其延遲γ→α相變過(guò)程，這樣在給定溫度下，分解反應(yīng)將變得更緩慢，擴(kuò)散時(shí)間也更長(zhǎng)，因此，析出相也將更粗大。

鋼中的氮含量對(duì)V(C,N)相間析出的層間間距也有很大影響。圖5示出了0.10%C-0.12%V鋼中V(C,N)相間析出的典型形貌。由圖中可看出，隨相變前沿不斷向奧氏體推進(jìn)，V(C,N)顆粒平行于γ/α界面反復(fù)形核，最終形成片層狀分布的相間析出特征。對(duì)于這類(lèi)成分的鋼，正常在800～700℃的相變溫度范圍可觀察到這一現(xiàn)象。圖中的結(jié)果清楚地顯示，隨鋼中氮含量的增加，V(C,N)相間析出的層間間距明顯減小，析出相的顆粒尺寸也更細(xì)小。

臺(tái)階機(jī)制的主要缺陷之一是難以令人信服地解釋層間間距隨溫度、鋼的成分，特別是釩、碳和氮含量的變化而變化的事實(shí)，并且也難以看出這些參數(shù)是如何影響臺(tái)階高度的。

Roberts等人基于溶質(zhì)擴(kuò)散控制提出的溶質(zhì)消耗模型(solute-depletion model)是另一個(gè)解釋相間析出的主要模型。Roberts模型后來(lái)又經(jīng)Lagneborg和Zajac等人完善和發(fā)展，建立了一個(gè)有預(yù)測(cè)能力的分析系統(tǒng)，模型預(yù)測(cè)的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果有很好的一致性。

圖7給出了Roberts的模型示意圖。在Roberts模型中，假設(shè)V(C,N)顆粒在光滑移動(dòng)的相界面后形核，隨著析出相的長(zhǎng)大，鐵素體基體中溶質(zhì)被消耗，最終形成成排排列的相間析出。在相界面遷移速度很慢的情況下，相間析出有可能變成纖維狀形貌，即析出相纖維在光滑的γ/α相界面處形核，并且沿著平行于緩慢移動(dòng)的相界面方向長(zhǎng)大。

Lagneborg和Zajac對(duì)Roberts溶質(zhì)消耗模型進(jìn)行了定量描述：首先假定鐵素體晶粒向奧氏體晶粒內(nèi)的長(zhǎng)大過(guò)程是受奧氏體內(nèi)碳的擴(kuò)散控制，并且在相界面上保持局部平衡。這一長(zhǎng)大過(guò)程中將涉及幾個(gè)方面的交互作用，包括：V(C,N)粒子在γ/α界面上的形核，析出相周?chē)氣C區(qū)的長(zhǎng)大，以及γ/α相界面由析出相片層向外連續(xù)遷移的過(guò)程，如圖8a所示。圖8b給出了用這種模型作出的預(yù)測(cè)結(jié)果。層間間距隨析出溫度變化的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果有很好的一致性。該模型還能預(yù)測(cè)含釩鋼在低于700℃的相變溫度時(shí)相間析出轉(zhuǎn)變?yōu)殡S機(jī)析出。

模型預(yù)測(cè)結(jié)果表明，層間間距與鐵素體的長(zhǎng)大成正比，或者說(shuō)與相變程度成正比。實(shí)際上，模型預(yù)測(cè)認(rèn)為在相變的早期階段，因鐵素體快速長(zhǎng)大而使V(C,N)不能形核，只有當(dāng)鐵素體的長(zhǎng)大速率降低以后，才滿(mǎn)足相間形核的條件。在γ/α相變的開(kāi)始階段，移動(dòng)的γ/α界面后邊的鐵素體相對(duì)于V(C,N)來(lái)說(shuō)處于過(guò)飽和狀態(tài)，因此，將發(fā)生隨機(jī)析出。

雖然人們發(fā)展了各種相間析出的模型來(lái)解釋微合金碳氮化物相間析出的規(guī)律，但多數(shù)情況下只能是定性地解釋各種相間析出的規(guī)律性，要真正實(shí)現(xiàn)相間析出的定量計(jì)算還是十分困難的。

釩鋼中的碳氮化物可以在先共析鐵素體中析出，也能在珠光體鐵素體中析出，如圖9所示。鐵素體內(nèi)隨機(jī)析出的細(xì)小V(C,N)顆粒形貌上主要呈現(xiàn)薄片狀，與鐵素體基體符合B-N位向關(guān)系。

微合金化元素碳氮化物在鐵素體中均勻析出的初始階段與鐵素體基體保持共格關(guān)系。相比其他微合金化元素，釩的碳化物和氮化物與鐵素體基體有最小的錯(cuò)配度，見(jiàn)表1。因此，相對(duì)鈮、鈦兩種微合金化元素，釩的碳化物和氮化物與鐵素體基體的共格關(guān)系可以保持到更大的顆粒尺寸。

鐵素體內(nèi)隨機(jī)析出的碳氮化釩主要在位錯(cuò)線上形核，當(dāng)然也能在鐵素體晶內(nèi)產(chǎn)生均勻析出，見(jiàn)圖10。有時(shí)，碳氮化釩析出相在鐵素體的晶界處形成，如圖11所示。

對(duì)于典型成分的釩微合金化鋼(0.10%C-0.10%V)，隨機(jī)析出發(fā)生在700℃以下的溫度范圍內(nèi)。當(dāng)然高于此溫度也可以發(fā)生局部隨機(jī)析出。熱力學(xué)的試驗(yàn)結(jié)果已證明，無(wú)論是在奧氏體中，還是在鐵素體中，VN的溶解度都要比VC低得多。也就是說(shuō)VN在奧氏體和鐵素體中的析出總是具有更大的化學(xué)驅(qū)動(dòng)力。因此，只要基體內(nèi)有足夠的氮元素存在，這種更大的化學(xué)驅(qū)動(dòng)力將使得在鐵素體或奧氏體內(nèi)都優(yōu)先析出富氮的V(C,N)。

鋼中的氮含量對(duì)鐵素體中V(C,N)的析出有顯著影響。如圖12所示，氮含量從0.005%增加到0.025%，析出顆粒密度顯著提高。與此同時(shí)，鋼中增加氮含量還使析出顆粒尺寸大幅度減小，見(jiàn)圖13。富氮的V(C,N)析出時(shí)有更大的化學(xué)驅(qū)動(dòng)力，因此，其析出時(shí)的形核率顯著增加，由此可解釋上述的這些結(jié)果。在650℃的試驗(yàn)溫度下保溫，V(C,N)在鐵素體相中處于過(guò)飽和狀態(tài)。由于化學(xué)驅(qū)動(dòng)力上的差異，高氮鋼中V(C,N)的形核密度較高，導(dǎo)致貧釩區(qū)更早地相互接觸，進(jìn)而降低了析出相的長(zhǎng)大速率，因而產(chǎn)生了高、低氮鋼中V(C,N)析出相長(zhǎng)大方面的差別。

最新的研究結(jié)果表明，在一定條件下鋼中碳含量能對(duì)析出強(qiáng)化起重要的作用。根據(jù)熱力學(xué)計(jì)算的結(jié)果，碳在鐵素體中存在兩個(gè)溶解度極限，如圖14a所示。在600℃時(shí)，與奧氏體處于亞穩(wěn)狀態(tài)下的鐵素體中碳的溶解度大約是鐵素體-滲碳體平衡狀態(tài)下的5倍，即亞穩(wěn)狀態(tài)鐵素體中的碳含量最大能達(dá)到250×10-4%。鐵素體中固溶碳的增加顯著提高了V(C,N)析出的化學(xué)驅(qū)動(dòng)力，見(jiàn)圖14b，這樣就大大促進(jìn)了V(C,N)的形核。由于奧氏體中能夠提供足夠的碳，并且碳的擴(kuò)散速度也非常高，因此，即使開(kāi)始出現(xiàn)V(C,N)析出，鐵素體中碳的活度也能維持不變。這種狀態(tài)一直能夠持續(xù)到珠光體相變開(kāi)始后建立新的平衡為止。此時(shí)鐵素體中碳的活度開(kāi)始降低，將減弱V(C,N)的形核。