摘要
马氏体相变是材料科学与工程领域重要基础理论，是钢铁材料热处理强化的主要手段。马氏体相变驱动力受奥氏体在Ms点的屈服强度、母相奥氏体缺陷密度以及应力场等的影响。一般情况下，低碳钢(Wc＜0.20％)或低碳合金钢在强烈淬火(5％-10％NaCl或10％NaOH水溶液)后，才能获得板条状马氏体;工业纯铁需要105-106℃/s的冷却速度才能淬成板条马氏体。 压力是一种有效的调控方法，它的独特之处在于不用改变研究系统化学组成就能实现对母相奥氏体缺陷密度等进行有效调控，从而产生新现象。故本文采用CS-1V型六面顶液压机对工业纯铁和0.20wt.％C钢进行了高压(2-5GPa)淬火，利用扫描电子显微镜、电子背散射衍射、透射电子显微镜和X射线衍射等分析手段研究了GPa级高压作用下工业纯铁和0.20wt.％C钢淬火马氏体特征及其力学性能，探讨了高压作用下马氏体相变及其力学性能提升机制。研究结果表明: 工业纯铁在GPa级高压作用下奥氏体化，保压下以10℃/s的速率冷却至室温就可以淬得板条马氏体，且马氏体板条宽度随压力增加而减小、位错密度随压力增大而增大。工业纯铁经3GPa、4GPa和5GP3高压淬火后，室温抗拉强度(σb)分别为425MPa、537MPa和790MPa，5GPa时的抗拉强度高于0.20wt.％C钢在常规淬火后的抗拉强度。 0.20wt.％C钢在GPa级高压作用下也发生了马氏体相变，并且与常压淬火相比，高压淬火后其组织依旧以板条马氏体为主，局部存在片状马氏体。随着加热温度的升高，2GPa压力作用下的0.20wt.％C钢马氏体片逐渐变粗大;随着压力的升高，0.20wt.％C钢马氏体板条尺寸不断减小，位错密度升高。0.20wt.％C钢经2GPa、3GPa、4GPa和5GPa高压淬火后，室温抗拉强度（σb）分别为1011MPa、1104MPa、1243MPa和1334MPa，5GPa高压作用后抗拉强度为1334MPa，较常压淬火(783MPa)分别提高了29.1％、41.0％、58.7％和70.4％。
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