無(wú)間隙原子鋼中磷的晶界偏聚及其對(duì)材料脆性的影響.pdf

1、近年來(lái)隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展和冶金技術(shù)的不斷進(jìn)步，無(wú)間隙原子鋼（interstitial free steel,以下簡(jiǎn)稱IF鋼）已經(jīng)取代沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼并作為第三代深沖鋼被廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造領(lǐng)域尤其是汽車工業(yè)領(lǐng)域。IF鋼具有良好深沖性的同時(shí)通過(guò)添加溶質(zhì)原子（如P、Si、Mn等）達(dá)到固溶強(qiáng)化的目的。P是IF鋼最有效的固溶強(qiáng)化元素，然而P在固溶強(qiáng)化的同時(shí)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(dǎo)致鋼脆化的

2、重要原因，而在IF鋼中P的晶界偏聚對(duì)脆性的影響尤為重要。這是因?yàn)镮F鋼的晶界上沒(méi)有多余的C、N原子，晶界光滑且強(qiáng)度很低，若有P原子在晶界偏聚，則會(huì)大大降低晶界結(jié)合力，導(dǎo)致鋼的脆性明顯增加。導(dǎo)致P晶界偏聚的因素有很多，本文主要研究IF鋼在高溫時(shí)效時(shí)P的晶界偏聚及其對(duì)材料脆性的影響。
　　首先對(duì)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(shí)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(cè)量表明，不同溫度時(shí)效后IF鋼的硬度都均在92HV左右。因此，硬度、組織對(duì)IF鋼脆性的影響可以認(rèn)為是統(tǒng)一的，不同試樣之間沒(méi)有差別。
　　通過(guò)俄歇能譜分析法測(cè)量時(shí)效后IF鋼中P的晶界濃度。結(jié)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(jì)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(shí)效條件下P的晶界偏聚動(dòng)力學(xué)測(cè)量表明，P在IF鋼中具有非平衡晶界偏聚現(xiàn)象，非平衡晶界偏聚的臨界時(shí)間約為30min。P晶界濃度隨保溫時(shí)間的變化趨勢(shì)與理論模擬曲線相符合，驗(yàn)證了非平衡偏聚理論應(yīng)用的有效性。
　　對(duì)680℃時(shí)效的試樣進(jìn)行沖擊試驗(yàn)并通過(guò)斷口觀察，確定各試樣的韌脆轉(zhuǎn)變溫度（ductile-to-brittle transition temperature，以下簡(jiǎn)稱