鉄鋼材料における炭化物析出とオースフォームを融合した新たな加工熱処理法の確立

钢材碳化物析出与奥氏体相结合的加工热处理新方法的建立

基本信息

批准号：
14J05474
负责人：
知場三周
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

粒界に析出した炭化物からの核生成によるバリアント選択についての調査および粒界における合金元素の偏析がベイナイト変態に及ぼす影響について調査を行った。用いた合金はFe-2Mn-0.2C合金をベース材とし、析出物をそれぞれ付与したMnS材、VC材およびMnS+VC材の4つを用いて実験を行った。組織観察は光顕、SEMを用いた。粒界に析出した炭化物から核生成する場合、2通りのバリアント選択が働くことが示唆された。これにより粒界上の炭化物から核生成する場合、成長しない側の旧オーステナイト粒に対してK-S関係をもつベイナイトと持たないベイナイトが生成することがわかった。また、炭化物のない旧オーステナイト粒界から核生成する場合、単一方位のベイナイトが生成することで粗大な組織となる一方で、粒界上に炭化物を析出させた合金では微細なベイナイト組織となることも確認した。旧オーステナイト粒界付近における合金元素の偏析を3DAPにより調査した。その結果、どの合金においても熱処理によりCおよび微量含有していたBが偏析していることを確認した。またVが添加された合金ではVの偏析に加え、C及びBの偏析量が無添加合金に比べて増加していることを明らかにした。この合金元素の偏析による粒界エネルギーの低下により粒界核生成におけるバリアント選択が変化した可能性もあることが分かった。最後にオースフォームと組み合わせた加工熱処理を行うため、BaseおよびVC合金を富士電波工機社製Thermec mastor Zにおいて水冷焼き入れ実験を試みたが、冷却速度が足りず、粒界からフェライトが変態する結果となり、目的のマルテンサイト及びベイナイト組織を得ることができなかった。今後さらに研究を進めるためには、より高合金鋼における実験が必要となると考える。

我们研究了通过晶界沉淀碳化物成核的变体选择以及晶界合金元素偏析对贝氏体转变的影响。所用合金为Fe-2Mn-0.2C合金作为母材，并采用MnS材料、VC材料、MnS+VC材料四种有析出物的合金进行实验。使用光学显微镜和SEM进行组织观察。有人建议，当晶界处沉淀的碳化物发生成核时，有两种类型的变体选择起作用。这表明，当晶界上的碳化物发生形核时，会形成与非生长侧的原奥氏体晶粒具有或不具有K-S关系的贝氏体。此外，当从没有碳化物的原奥氏体晶界发生形核时，会生成单一取向的贝氏体，从而导致粗大的组织，而碳化物在晶界上析出的合金则导致细小的贝氏体组织。通过 3DAP 研究了原奥氏体晶界附近合金元素的偏析。结果证实，在所有合金中，C和微量B由于热处理而偏析。还表明，在添加V的合金中，与未添加的合金相比，除了V的偏析之外，C和B的偏析量也增加。研究发现，由于合金元素偏析导致晶界能降低，晶界成核的变体选择可能发生变化。最后，为了与ausform结合进行加工热处理，我们尝试使用富士电波工机的Thermec master Z对Base和VC合金进行水冷淬火实验，但冷却速度不足，铁素体从晶界转变。结果，无法获得所需的马氏体和贝氏体组织。为了推进未来的进一步研究，我们相信使用高合金钢进行实验是必要的。