對硅錳鑄鋼在相變溫度(A1)附近進行等溫處理的研究表明,經磁場處理后的試樣組織中存在更多的粒狀珠光體組織。此粒狀珠光體由兩部分構成:一部分來自塊狀鐵素體中直接析出粒狀的不連續滲碳體;一部分來自等溫過程中片狀滲碳體的熔斷。磁場通過促進鐵素體的形核與長大,使較多的碳原子"陷落"在鐵素體內以沉淀析出方式形成粒狀滲碳體,處理溫度越低,此作用越明顯。此外,磁場下珠光體組成相磁致伸縮率存在差異,引起珠光體兩組成相之間的應變能變化,有利于滲碳體以球狀析出于奧氏體或鐵素體中,也對粒狀珠光體分數的增加作出貢獻。3Dw熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
利用超導穩恒強磁場開展的研究已拓展到凝聚態物理學、應用化學、材料科學、生物醫學、真空等領域，并已得到大量研究成果，其重要性已經在各種程度上被認可［1］。目前，穩恒強磁場作用下的固態相變受到了廣泛的關注，已成為材料科學中重要的研究領域之一。3Dw熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
王亞男等［2］利用磁場對低碳鋼鐵素體轉變進行了研究，結果表明，在低碳鋼發生奧氏體向鐵素體轉變時，穩恒磁場可以明顯提高鐵素體的體積分數，并能促進鐵索體形核，使鐵素體晶粒細化和均勻化;Ohtsuka 等［3］研究了磁場對珠光體轉變的影響，磁場加速了珠光體( P) 的晶內與晶界形核速率，珠光體的轉變溫度由于磁場的引入而升高; 周曉玲等［4］ 研究了相變溫度A1點以上磁誘發珠光體相變研究，磁場可在A1點以上的溫度誘發P ，隨著磁場作用時間的延長，所誘發的P 量的增加主要是P 團長大所致，存在一定數量具鐵磁性的共析相、磁場作用時間及其強度的大小是決定在A1以上溫度誘發P 量的關鍵因素。強磁場作為材料熱處理的新手段，通過對相變過程中材料的微觀組織［5-7］、性能［8-9］的影響，實現新材料制備與改性。利用新舊兩相間磁性能的差異，強磁場能夠有效地影響鐵基材料中馬氏體、貝氏體、珠光體、鐵素體的轉變起始溫度，加速其轉變行為，從而影響材料的最終使用性能。3Dw熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
鋼鐵材料由于資源豐富、可大規模生產加工、價格低廉，同時具有優良的使用性能和便于回收等特點，因此在實際應用中一直占據著主導地位。由于耐磨硅錳鑄鋼強度和硬度較高，機加工困難，而與片狀珠光體相比，粒狀珠光體的強度和硬度較低，可加工性能以及淬火工藝性能比片狀珠光體好［10］。本文對硅錳鑄鋼在12 T 磁場作用下，進行等溫處理的組織開展研究，以分析磁場對珠光體組織粒化的影響。3Dw熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
實驗材料及方法3Dw熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
試樣材料選用先期研制的硅錳鑄鋼50Si2Mn3，其成分( 質量分數，% ) 為0. 5 C，2. 18 Si，2. 71 Mn，0. 06 S，Fe 余量，在150 kg 中頻感應爐中熔煉，熔清后于1450 ℃進行澆注，經均勻化退火后加工成尺寸為10 mm × 28 mm 的試樣，并在其一端鉆有一個尺寸為1. 5 mm × 10 mm 的測溫中心孔。試樣分為兩組，一組無磁，一組有磁。兩組實驗采用了完全相同的奧氏體化溫度與時間即830 ℃ ×30 min，等溫溫度分別為680、700 ℃，等溫時間為5 h。其中有磁實驗采用了上海大學金屬材料研究所的超導強磁體設備，其有效工作空間是98 mm × 400mm，中心磁感應強度在0 ～ 14 T 間連續可調。磁場熱處理時所施加的磁場強度為12 T，磁場分布比較均勻，磁場精度為0. 0001 T，其方向與樣品長度方向一致。在實驗中，同時使用了兩個相同的自制熱處理爐，一個用于奧氏體化，而另一個用于等溫處理，并采用ZNBC-60 型智能編程控溫儀控溫，其控溫精度在± 1 ℃。試樣在磁體及等溫爐中放置的空間位置非常關鍵，要保證其同時處于穩恒磁場的作用區間和等溫爐內的有效加熱溫度區間。3Dw熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
所有試樣經常規機械拋光、4% 硝酸酒精腐蝕，采用萊茲大型臥式精密金相顯微鏡、Philips XL30ESEMTMP掃描電鏡對試樣的組織進行分析。在HR-150A臺式洛氏硬度儀上使用150 kg 力進行硬度測定，取其平均值。3Dw熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
1) 對12 T 強磁場作用下等溫珠光體轉變的研究發現，磁場能夠促進更多的粒狀珠光體組織的形成。此粒狀珠光體由兩部分構成，一部分來自塊狀鐵素體中直接析出粒狀的不連續滲碳體; 另一部分來自長時間等溫過種中滲碳體片的逐漸溶斷;3Dw熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
2) 磁場對珠光體粒化的貢獻在于，磁場通過提供磁驅動力項促進了鐵素體的形成，使較多的過飽和碳原子“陷落”于其中并以沉淀析出的方式形成了粒狀滲碳體，等溫溫度越低，粒化效果越明顯。與此同時，磁場通過增加滲碳體/鐵素體界面能和磁致伸縮應變能促使滲碳體以球狀在鐵素體或奧氏體中析出。3Dw熱處理技術網 — 熱處理行業的超級智庫 CHTE 最全的熱處理技術信息網站 熱處理技術網 CHTE
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