这是用户在 2024-10-18 19:04 为 https://app.immersivetranslate.com/word/ 保存的双语快照页面,由 沉浸式翻译 提供双语支持。了解如何保存?


深入了解退火温度对变形高锰钢反相结晶和层状异质结构形成的影响


2. 实验方法


2.1 材料s


所研究的高锰奥氏体钢的化学成分为 0.4C-23.8Mn-0.2 Si-3.7Cr。 铸锭在真空感应炉中熔炼并锻造成 150 毫米的板材。 板材经过热轧过程,在 1000 °C 下在双辊中降低 86% 以达到 20 mm 的厚度,然后在空气炉中在 1150 °C 下均质 2 小时,并在水中淬火至室温 (RT)。 随后,将板材加工成 3.4 mm板材然后在实验室轧机中以 50% 的还原量冷轧 ,作为 50%CR 样品将 50CR% 样品在氩管炉中以 10 °C/s 的温度加热至 400 °C、500 °C、600 °C、700 °C 和 800 °C,分别保持 30 分钟,然后进行水淬至 RT。


2.2 机械性能


根据 GB/T 228.1-2021 标准, 通过 Zwick 5020 拉伸试验机将试样切割成 12 × 6 × 1.5 mm 的片材纵向与滚动方向一致),标距尺寸为 6 × 1.2 mm,进行环境温度下的单轴拉伸试验(图 1)。以 510-5 s-1恒定应变速率对每个样品进行 3 次测试,以获得统计平均值。维氏硬度测试是使用 0.5 kg 的载荷和金字塔压头进行的。每个样品的硬度值 w作为至少 10 次测试的统计平均值


纳米压痕实验 在负载控制模式下进行,其中通过尖端直径为 20 nm 的 Berkovich 三面金字塔形金刚石压头 (Hysteron TI750) 为每个样品制作 n 个压痕阵列 (5 × 5),压痕间距为 4μm加载和卸载速率s100 μN s-1,保持时间为 10s,记录载荷-位移图用于变形机制洞察分析


2.3 M结构特征


热处理后, 样品用 200-2000 SiC 砂纸依次抛光 ,然后用金刚石浆 W2.5(4000 目,Ra<0.025 μm) 1000 RPM 的速度机械抛光 10 min 通过光学显微镜(OM,奥林巴斯 BM51)和扫描电子显微镜(SEM,Sirion 200硝酸盐溶液 (4 vol%) 对抛光样品进行微观结构特征处理。室温下,通过电压为 50 V 和 20 mA 的双射流电解抛光机制备用于透射电子显微镜的薄箔 (TEM,Tecnai G2)。电解质由 10% 高氯酸和 90% 乙醇组成。


g 雨形貌和取向 (RD – 滚动方向,ND – 法向) 分别通过OMelectron 背散射衍射EBSDQuanta 600 技术表征。EBSD 实验在 20 kV 电压进行,扫描步长为 100 nm,工作距离为 18 mm。 采用 OIM 分析软件(版本 4.6)来分析 EBSD 数据。取向偏差大于 15° 的晶界被认为是有效晶界 (high 角晶界HAGB),而取向误差在 2°15° 之间的晶界被认为是亚晶界 (low 角晶界LAGB)。EBSD 分析的核平均取向差 (KAM) 可用于描述几何必要位错 (GND) 密度 (ρ),如方程 (1) [28] 所示:


其中 μ (0.01 μm) 表示扫描步间距,奥氏体 (bfcc) 和马氏体 (bbcc 的伯氏矢量分别为 2.54 × 10-10 m 和 2.48 × 10-10 m。 ρν 分别 GND 密度y 和相应相体积分数


TEM 观察是在 Tecnai G2 20 电子透射显微镜中进行的,该显微镜在 200 kV 的加速电压下运行。 twin 的间距密度y 可用于表征结构,以分析强化机制 [1,2]。在此,孪生密度被定义为根据 TEM 图像孪生边界之间的平均空间。


由于样品厚度有限,在滚动横向截面上进行了织构测量。通过在 PANalytical X'Pert Pro X 射线衍射仪上测量宏观纹理,获得了三个不完整的极图 ({2 0 0}、{2 1 1} 和 {1 1 1}),并使用 Labo-Tex 3.0 纹理分析软件确定了取向分布函数 (ODF)。光学显微镜表明,等轴奥氏体晶粒的平均晶粒尺寸为 ~10 mm(不包括热轧和均质样品的双晶界 (TBs))。在应变之前,分别使用光学显微镜和电子背散射衍射 (EBSD) 技术对晶粒形态和取向进行了表征。样品经过机械抛光,并在由稀盐酸 (HCl) 和氯化铁 (FeCl3) 组成的溶液中蚀刻。EBSD 测量使用配备 TSL/EDAX 系统的 Quanta 600 扫描电子显微镜 (SEM) 进行。使用 Data Collection 收集 EBSD 数据,并使用 OIM 软件 4.6 版进行分析。在进行 EBSD 研究时,还使用了 ~18 mm 的工作距离、20 kV 的电压和 0.1 mm 的步长。


变形样品沿拉伸方向切割 TEM 样品,并机械抛光至约 60 mm 的厚度。随后,在低于 -10 °C 的温度下,使用电压为 40 V 和 20 mA 的双射流电解抛光机制备了用于 TEM 观察的薄箔。 电解质由 10 wt% 高氯酸和 90 wt% 乙醇组成。TEM 观察是在 Tecnai G2 20 电子透射显微镜中进行的,该显微镜在 200 kV 的加速电压下运行。众所周知,孪晶和基体的宽度或密度可用于表征金属中的孪晶结构[1,2]。在这项工作中,我们将孪生密度定义为每单位体积的孪生边界 (TB) 面积。最初,在线性截距技术之后测量 TB 数 [2]。然后,将数字 n 除以晶粒尺寸 d 得到孪生密度。沿 [1 1 0] 方向测量薄片厚度。薄片厚度测量显示分布很广,因为在这个方向上只有 (-1 1 1) 和 (1 -1 1) 孪晶是边缘的,而 (1 1 1) 和 (1 1 -1) 双胞胎是倾斜的。边缘双胞胎的平均薄片厚度是从许多 TEM 图片的统计结果中获得的。对于每个应变水平,使用来自 30 多张图像(观察区域覆盖几微米)的 TEM 观察来计算具有统计代表性的微孪晶密度,表征微孪晶密度随滚动减少的增加而演变。


2.3 机械性能


采用电子放电加工制备了标距长度为 6 mm、标距宽度为 3 mm、厚度为 1 mm 的拉伸试样。拉伸试验是在 CMT 5105 机械试验系统上以 10-5 s-1 的恒定应变速率进行的。为了获得样品的平均应力与应变曲线,在每种条件下至少测试了三个样品。进行 SEM 以检查每个拉伸样品的断裂表面


维氏硬度测试使用 0.5 kg 载荷和金字塔硬度压头进行。报告的硬度数据(针对不同的测试)是至少 10 次测试的平均值。


2.4 纳米压痕测试


纳米级变形实验在负载控制模式下以 2 μNs-1 的加载速率进行,最大负载设置为 0.5 mN。这里的目标是观察载荷-位移图中的任何差异,这可能有助于了解变形机制。纳米压痕测试系统(Keysight Nanoindenter G200)由标称角度为 65.3°、压头尖端直径为 20 nm 的 Berkovich 三面金字塔形金刚石压头组成。压痕阵列 (10 × 10) w 10 μm 的压痕间隙制成。