摘要
相间析出强化钢是在传统微合金钢的基础上，利用纳米相间析出强化发展起来的一类高性能钢铁材料，同时具有良好的力学性能和扩孔性能，在铁素体相变过程中，随着α/γ相界面的迁移，会在部分铁素体基体中形成相间析出粒子，其尺寸细小、数量众多，能大幅提高钢的强度，但目前相间析出控制手段有限，形成机理未完全清楚，且关于相间析出前的相间固溶现象研究较少，缺乏对相间偏聚量的理论计算。因此，本文以Ti-Mo系微合金钢为对象，重点研究不同等温温度下的相变及相间析出行为，同时，建立微合金元素相间固溶计算模型，从而揭示等温温度对相间析出和相间偏聚行为的影响规律和机理，为Ti-Mo系微合金钢的相间析出强化及控制提供理论指导。主要结论如下: (1)随着等温温度降低，铁素体体积分数逐渐增加，马氏体体积分数逐渐减少;对于本研究实验钢，等温时间为20s时，铁素体相变量非常少，极小量在原奥氏体晶界处。等温温度为700℃时，更接近实验钢的TTT曲线鼻尖温度。 (2)铁素体的显微硬度与相间析出密切相关，相间析出行为对等温温度变化十分敏感。随着等温温度降低(700℃～650℃)，铁素体显微硬度逐渐增加，同时相间析出粒子尺寸细化，数量增多，650℃等温600 s的相间析出粒子平均尺寸和面间距分别为2.26±0.52nm、10.70±2.10 nm,相应的铁素体显微硬度为189 HV0.01。等温300s试样的铁素体显微硬度总体小于600 s的，这与不同等温工艺下的析出行为及元素分配导致的强化效果不同有关。 (3)EPMA面扫描结果显示Ti、Mo元素在等温相变期间发生了轻微的分配，倾向于向铁素体基体中富集，这种分配可以解释为:Ti、Mo元素偏聚在α/γ相界面未形成相间析出，元素被保留在基体中，随着相界面的不断迁移，在下一 α/γ相界面处偏聚的Ti、Mo元素同样未能形成相间析出而再次保留在了基体中，如此循环往复，最终导致了 Ti、Mo元素的分配现象。 (4)Ti和Mo偏聚能均随温度升高而增加，Mo的偏聚能小于Ti的偏聚能。随着等温温度升高(650℃～750℃),Ti在α/γ相界面的浓度尖峰从1.497 at.％降低至1.344 at.％,其富集因子在13～15之间变化，Mo在α/γ相界面的浓度尖峰从0.155 at.％增加至0.172 at.％,其富集因子在1.5～1.7之间变化，但Ti的浓度尖峰远大于Mo的浓度尖峰。计算结果证明Mo在α/γ相界面的固溶度随相变温度增加而增加，Ti在α/γ相界面的固溶度随温度增加而降低，说明Ti的相间固溶会受到其他合金元素固溶的影响。
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