New development of the theory of martensitic transformation through three-dimensional analysis on lath martensite in steels

钢中板条马氏体三维分析马氏体相变理论新进展

基本信息

批准号：
22K18910
负责人：
柴田曉伸
金额：
$ 3.99万
依托单位：
National Institute for Materials Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18910/
关键词：
マルテンサイト鉄鋼材料 3次元解析

项目摘要

本研究では，FIB-SEMシリアルセクショニングにより，変態メカニズムに直結した特徴であるラスマルテンサイトの形態3次元情報や晶癖面方位などの結晶学的特徴を詳細に解析し，その結果に基づいてマルテンサイト変態の新たな変態理論を確立することを目指している．本年度は，IF (interstitial free) 鋼，低炭素鋼 (Fe-0.2C) を用いた．FIB加工により～25μm × 25μm ×25μm程度のピラー形状試験片を作製し，FIB-SEMシリアルセクショニングを実施した．また薄膜試料をFIBにより作製し，TEM・STEM解析を行った．ラス3次元形態を解析したところ，従来ラス状と呼ばれていた最小組織単位のマルテンサイト晶は幅に対して厚さが著しく薄い板状の形態を呈しており，それぞれのマルテンサイト晶が複雑に入り組んでいる領域が存在することがわかった．晶癖面方位を二面トレース解析によって調べたところ，IF鋼では(5 7 5)A から(1 1 1)A近傍に分布しているのに対し，0.2C鋼ではマルテンサイト変態の現象論から予測される方位 (0.441 0.799 0.411)Aに近いことがわかった．TEM，STEMにより内部微視組織を観察した結果，IF鋼では湾曲しタングルした転位に加えて，転位セル組織が発達しており，一つのマルテンサイト晶内に最大5 °程度の方位差が存在していた．一方，0.2C鋼では転位セルがあまり発達していなかったが，焼入れままの状態でセメンタイトが析出していた．以上より，焼入れ後の内部微視組織は，変態後の冷却中に生じるオートテンパーの影響を大きく受けたものであることが明らかとなった．

在本研究中，我们利用FIB-SEM系列切片详细分析了板条马氏体的三维形貌信息和晶体学特征，例如与转变机制直接相关的习性平面取向特征，并基于结果，我们使用FIB-SEM连续切片来建立一种新的位点变态理论。今年，我们使用了IF（无间隙原子）钢和低碳钢（Fe-0.2C）。通过FIB加工制备约25μm×25μm×25μm的柱状样品，并进行FIB-SEM连续切片。此外，使用 FIB 制备薄膜样品并进行 TEM/STEM 分析。对板条的三维形状的分析表明，马氏体晶体是传统上称为板条形状的最小结构单元，呈板状形状，厚度与宽度相比极薄，并且每个马氏体晶体晶体是复杂的。人们发现，有的地方就有复杂的区域。当通过二平面迹线分析研究习惯面取向时，发现IF钢中习惯面取向分布在(5 7 5)A至(1 1 1)A附近，而0.2C钢中观察到马氏体相变现象发现该方向与预测方向 (0.441 0.799 0.411)A 接近。通过TEM和STEM观察内部显微组织发现，IF钢中除了弯曲位错和缠结位错外，还发育了位错单元结构，并且马氏体单晶内存在最大约5°的取向差。我正在做。另一方面，在0.2C钢中，位错单元不充分发育，但在淬火状态下析出渗碳体。由上可知，淬火后的内部显微组织很大程度上受到相变后冷却过程中发生的自回火的影响。

项目成果

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Substructure and crystallography of lath martensite in as-quenched interstitial-free steel and low-carbon steel

淬火无间隙原子钢和低碳钢板条马氏体的亚结构和晶体学

DOI：
10.1016/j.actamat.2023.118675
发表时间：
2023
期刊：
Acta Materialia
影响因子：
9.4
作者：
Shibata Akinobu;Miyamoto Goro;Morito Shigekazu;Nakamura Akiko;Moronaga Taku;Kitano Houichi;Gutierrez-Urrutia Ivan;Hara Toru;Tsuzaki Kaneaki
通讯作者：
Tsuzaki Kaneaki

IF鋼および低炭素鋼におけるラスマルテンサイトの内部微視組織および結晶学的特徴

IF钢和低碳钢板条马氏体的内部显微组织和晶体学特征