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金属学报  2014, Vol. 50 Issue (11): 1305-1310    DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00118
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沉淀强化钢中两相区NiAl相和富Cu相的析出特点
王晓姣, 沈琴, 严菊杰, 邱涛, 汪波, 李慧, 刘文庆()
上海大学微结构重点实验室, 上海200444
PRECIPITATION CHARACTERIZATION OF NiAl AND Cu-RICH PHASES IN DUAL-PHASE REGION OF PRECIPITATION STRENGTHENING STEEL
WANG Xiaojiao, SHEN Qin, YAN Jujie, QIU Tao, WANG Bo, LI Hui, LIU Wenqing()
Laboratory for Microstructures, Shanghai University, Shanghai 200444
引用本文:

王晓姣, 沈琴, 严菊杰, 邱涛, 汪波, 李慧, 刘文庆. 沉淀强化钢中两相区NiAl相和富Cu相的析出特点[J]. 金属学报, 2014, 50(11): 1305-1310.
Xiaojiao WANG, Qin SHEN, Jujie YAN, Tao QIU, Bo WANG, Hui LI, Wenqing LIU. PRECIPITATION CHARACTERIZATION OF NiAl AND Cu-RICH PHASES IN DUAL-PHASE REGION OF PRECIPITATION STRENGTHENING STEEL[J]. Acta Metall Sin, 2014, 50(11): 1305-1310.

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摘要: 

沉淀强化钢在900 ℃固溶2 h后水淬, 500 ℃时效1 h, 利用原子探针层析技术(APT)研究了残余奥氏体和马氏体两相区强化相的析出特点. 结果表明, 残余奥氏体中没有析出相, 马氏体和马氏体/残余奥氏体界面处均有强化相析出, 马氏体中靠近界面处有一层析出贫化区. 界面处强化相的等效半径和间距均大于马氏体中的强化相, 界面处富Cu相和NiAl相中Cu, Ni和Al的含量均大于马氏体中的富Cu相和NiAl相, 而且界面处富Cu相和NiAl相的分离趋势要大于马氏体, 这是因为界面处存在大量缺陷, 促进了强化相的长大, 使得界面处和马氏体中的强化相处于长大的不同阶段.

关键词 残余奥氏体马氏体相界面强化相原子探针层析技术    
Abstract

Precipitation strengthening plays an important role on improving the mechanical properties of steels, NiAl and Cu-rich phases are two kinds of common precipitates. This work aims to reveal the precipitation characteristics of these two phases in martensite and retained austenite in precipitation strengthening steel by atom probe tomography (APT). The hot rolled samples were aged at 500 ℃ for 1 h after solution treatment at 900 ℃ for 2 h, followed by microstructure analysis. The results show that NiAl and Cu-rich phases form in martensite phase as well as at martensite/austenite phase boundaries, while no precipitate develops in retained austenite. Precipitation was not observed near the phase boundaries in martensite. Equivalent radius, spacing and concentration of the strengthening phases at phase boundary are larger than that inside martensite. In addition, NiAl phase tend to separate from Cu-rich phase, and the separated tendency becomes stronger at phase boundaries than in martensite. Besides, the growth of NiAl and Cu-rich phases at phase boundary differs from that within martensite, which should be induced by the defect density difference between them.

Key wordsretained austenite    martensite    phase boundary    strengthening phase    atom probe tomography
收稿日期: 2014-08-20     
ZTFLH:  TG142.1  
基金资助:*国家自然科学基金钢铁联合基金培育项目 U1460103, 浙江省工量刃具重点实验室开放基金项目ZD201310和上海市重点学科建设项目 S30107资助
作者简介: null

王晓姣, 女, 1986年生, 博士生

Composition Ni Al Cu Mn C V Cr Mo Si Fe
Mass fraction / % 3.13 1.09 0.95 1.87 0.15 0.18 0.13 0.32 0.24 Bal.
Atomic fraction / % 2.93 2.22 0.82 1.87 0.69 0.19 0.14 0.18 0.47 Bal.
表1  实验用沉淀强化钢的化学成分
图1  500 ℃时效1 h沉淀强化钢中原子的三维空间分布图
图2  沿着图1a和图1b中箭头所示方向的一维浓度分布图
图3  等浓度面方法得到的2种析出相的三维分布图和析出物ppt1~ppt4的放大图
Precipitate NiAl-rich phase Cu-rich phase
Cu
Ni Al Mn
ppt1 44.3±6.4 30.8±6.4 12.9±4.6 41.5±5.4
ppt2 41.7±14.2 36.4±14.5 16.7±10.8 38.9±8.2
ppt3 34.0±6.9 27.0±5.6 5.4±3.0 21.3±5.2
ppt4 33.3±10.3 25.6±7.0 17.2±6.4 25.5±6.4
表2  4个强化相中NiAl相和富Cu相中主要合金元素的平均含量
图4  沿着图3b~e中箭头所示方向的一维浓度分布图
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