残留奥氏体吸收位错效应的条件与机制的研究

Fifty yeas ago foreign investigators proposed transformation induced plasticity effect and blocking crack propagation effect. We recently proposed dislocation absorption by retained austenite (DARA) effec and two conditions of DARA effect based on the measurement of dislocation densities in body-center cubic (BCC) martensite and retained austenite, which are confirmed in low carbon Q-P-T steel and bainitic steel. The conditions and mechanism of DARA effect need to experimentally and theoretically investigate deeply. Therefore, we focus on following respects: 1) Are there DARA effect in high carbon Q-P-T steels with tiwn-type martensite? 2) Are there DARA effect in high-Mn twinning-induced plasticity (TWIP) steels with HCP -martensite? 3) DARA effect will be direct verified by in-situ transmission electron microscopy (TEM) observation on tension; 4) By measuring the properties of dislocation and interface by TEM ,the mechanism of dislocations moving throngh interface will be proposed; 5）DARA effect will be theoretically verified by molecular dynamics simulation. The above researches will be a solid base for revealing the conditions and mechanism of DARA effect.

50年前国外学者提出了残留奥氏体增强塑性的相变诱发塑性效应和残留奥氏体阻挡裂纹扩展效应。近年我们通过对由体心立方（BCC）位错型马氏体和面心立方残留奥氏体组成的中碳淬火-分配-回火(Q-P-T)钢中位错密度X射线衍射测定，提出在形变过程中先于上述两个效应发生的残留奥氏体吸收位错（DARA）效应和形成条件，并在低碳Q-P-T钢和贝氏体钢得到验证。为对DARA效应的产生条件和机制进行深入研究，拟研究：1）DARA效应是否在由孪晶型BCC马氏体和残留奥氏体组成的高碳Q-P-T钢中存在； 2）DARA效应是否在由密排六方马氏体和残留奥氏体组成的高MnTWIP钢中存在；3）通过原位透射电镜（TEM）动态拉伸，寻找马氏体中位错越过界面进入到相邻奥氏体中的证据；4）通过TEM测定位错的柏氏矢量和界面性质，提出位错越过界面机制；5）进行分子动力学模拟。本研究将为揭示DARA效应产生的条件和机制奠定基础。

我们在前期研究中碳淬火-分配-回火（Q-P-T）钢的塑性机制中，根据马氏体和残留奥氏体中位错密度随应变的变化的XRD测定结果，提出了残留奥氏体吸收位错（DARA）效应，即在形变中马氏体中的位错越过相界面进入残留奥氏体中去，从而被残留奥氏体所“吸收”。DARA效应使马氏体在形变中位错密度减小而被“软化”，有效地提高了马氏体的形变能力。要使DARA效应被国际学者广泛认可，仍存在以下几个重要的实验和理论问题需研究：1）残留奥氏体吸收位错（DARA）效应是否在由孪晶型BCC马氏体和残留奥氏体组成的高碳Q-P-T钢中存在； 2）DARA效应是否在由密排六方马氏体和残留奥氏体组成的高Mn TWIP钢中存在；3）通过原位透射电镜（TEM）动态拉伸，寻找马氏体中位错越过界面进入到相邻奥氏体中的证据；4）通过TEM测定位错的柏氏矢量和界面性质，提出位错越过界面机制；5）进行DARA效应的分子动力学模拟。研究的结果表明：1）在高碳Q-P-T马氏体中DARA效应存在，因为在所研究的高碳（0.63C wt%）中基体是位错型马氏体，嵌入少量的孪晶马氏体；2）由密排六方马氏体和残留奥氏体组成的高Mn TWIP钢中不存在DARA效应；3）TEM动态原位拉伸的CCD录像清楚地显示出：马氏体中的大量位错越过相界面进入相邻的残留奥氏体中去，随之马氏体中的位错密度显著减少，而残留奥氏体中的位错显著增加，由此从实验上直接证明了DARA效应的存在；4）通过TEM不同操作反射g的明场和暗场，分别确定了残留奥氏体中的位错伯氏矢量为a/2<110>类型，在马氏体中的位错伯氏矢量为a/2<111>类型，为分子动力学模拟奠定了基础；5）建立了Fe（BCC）/Fe-30%Ni(FCC)两相具有K-S关系的模型，分子动力学模拟的结果表明，马氏体中a/2<111>类型的位错在3%的应变下可以越过相界面进入奥氏体内，这要求位错在两相中的滑移面需接近平行，这从理论上证明了DARA效应的合理性。