無間隙原子鋼中磷的晶界偏聚及其對材料脆性的影響.pdf

1、近年來隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展和冶金技術的不斷進步，無間隙原子鋼（interstitial free steel,以下簡稱IF鋼）已經取代沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼并作為第三代深沖鋼被廣泛應用于工業(yè)制造領域尤其是汽車工業(yè)領域。IF鋼具有良好深沖性的同時通過添加溶質原子（如P、Si、Mn等）達到固溶強化的目的。P是IF鋼最有效的固溶強化元素，然而P在固溶強化的同時容易發(fā)生晶界偏聚，從而使IF鋼的脆性增加。
　　有研究表明P的晶界偏聚是導致鋼脆化的

2、重要原因，而在IF鋼中P的晶界偏聚對脆性的影響尤為重要。這是因為IF鋼的晶界上沒有多余的C、N原子，晶界光滑且強度很低，若有P原子在晶界偏聚，則會大大降低晶界結合力，導致鋼的脆性明顯增加。導致P晶界偏聚的因素有很多，本文主要研究IF鋼在高溫時效時P的晶界偏聚及其對材料脆性的影響。
　　首先對IF鋼于960℃奧氏體化淬火后再在880℃保溫30min水冷獲得統(tǒng)一的鐵素體組織。隨后，分別在520℃、600℃以及680℃恒溫時效。金相組織

3、分析表明晶粒尺寸約為225μm左右，組織為鐵素體。維氏硬度測量表明，不同溫度時效后IF鋼的硬度都均在92HV左右。因此，硬度、組織對IF鋼脆性的影響可以認為是統(tǒng)一的，不同試樣之間沒有差別。
　　通過俄歇能譜分析法測量時效后IF鋼中P的晶界濃度。結果表明520℃、600℃及680℃下P的平衡偏聚濃度分別為23at.％、19.2at.%及16.5at.%。利用平衡晶界偏聚理論，計算得到P在IF鋼中的偏聚熵（△S）約為-28.7J/mo

4、l·K，偏聚焓（△H）約為16.3kJ/mol。此外，680℃時效條件下P的晶界偏聚動力學測量表明，P在IF鋼中具有非平衡晶界偏聚現象，非平衡晶界偏聚的臨界時間約為30min。P晶界濃度隨保溫時間的變化趨勢與理論模擬曲線相符合，驗證了非平衡偏聚理論應用的有效性。
　　對680℃時效的試樣進行沖擊試驗并通過斷口觀察，確定各試樣的韌脆轉變溫度（ductile-to-brittle transition temperature，以下簡稱