先进高强度Q-P钢热处理中的竞争反应和组织形态学研究

淬火-碳分配（Q-P）钢是J. Speer等基于约束条件碳平衡理论（CCE）提出的一种新型高强度结构钢，正逐渐成为国内外先进高强度结构钢研究的热点。本申请项目对CCE模型进行修正，在研究Q-P热处理过程中的竞争反应和相界面迁移基础上，揭示碳分配的动力学和奥氏体碳含量、体积分数及形貌的演化规律，为Q-P钢组织调控提供指导。另外，通过对Q-P钢进行形态学研究，特别是揭示Q-P钢组织形态和力学性能之间关系以及Q-P钢组织中残余奥氏体产生相变诱发塑性（TRIP）效应的机理和控制因素，探索出获得Q-P钢最佳组织和性能的热处理工艺。研究成果对推动我国Q-P钢产业化具有重要的实用价值。

为了控制Q-P钢的室温组织，达到优化Q-P钢组织和进一步提高其综合力学性能的目的，本项目对Q-P钢组织演化进行研究，揭示了Q-P钢组织中马氏体和奥氏体两相在碳分配过程中的竞争反应机制和组织演化规律。. Q-P热处理过程中的竞争反应机理及其对Q-P钢组织，特别是奥氏体碳含量、形貌和体积分数的影响。Q-P钢的微观组织为：具有细小的原始奥氏体晶粒尺寸（约10μm），淬火后获得细小的马氏体领域和马氏体板条，马氏体板条内含高密度位错并弥散分布着纳米级的碳化物，由于Si的加入使马氏体条间存在一定量的薄膜状或不规则条状奥氏体（体积分数4～10%）。Q-P钢的组织特征（板条马氏体和适量的奥氏体复合），是其力学性能优异的主要原因。. Q-P处理过程中马氏体/奥氏体相界面迁移机制及其对残余奥氏体碳含量和体积分数的影响：本研究先计算相界面迁移的驱动力和速度，得到铁原子跨越相界面迁移的驱动力 为2288.42J•mol-1，并得到相界面迁移速度为38 Å /s，随后通过数值模拟方法对Q-P过程中碳分配和马氏体/奥氏体相界面迁移进行耦合模拟，结果表明低碳钢在Q-P处理过程中马氏体/奥氏体相界面移动的平均速度可达40Å/s，，验证了本研究的实验结果。