合金元素与碳在铁素体与贝氏体相变过程中的配分

The kinetics of phase transformations in steels is influenced by the redistribution behavior of alloying elements and carbon during phase transformations. In addition, the redistribution behavior determines the enrichment or depletion of alloying elements and carbon between parent and product phases after phase transformations. The microstructures of ferrite and bainite are widely used in commercial steels. However, there is considerable controversy even now over the partitioning behavior of alloying elements and carbon during high-temperature ferrite and bainitic ferrite transformations, which is yet to clarify. In this work, high-temperature ferrite and bainitic ferrite transformations in Fe-Mn-C and Fe-Mn-Mo-C low-alloy steels are investigated. It aims to clarify the effects of Mn and Mo on high-temperature ferrite and bainitic ferrite transformations, and to reveal the partitioning behavior of Mn, Mo and carbon during high-temperature ferrite and bainitic ferrite transformations. The outcome of this work can improve the understanding of transformation kinetics of ferrite and bainite. It can also provide theoretical and experimental basis for controlling microstructures of ferrite and bainite, and for controlling the enrichment of alloying elements and carbon in austenite during steel production.

合金元素与碳在钢铁材料相变过程中两相间的配分行为，影响着相变动力学过程，而且决定着相变后合金元素与碳在新相与母相间的富集或贫化程度。铁素体与贝氏体组织在工业用钢服役状态下有着广泛的使用。然而，针对高温铁素体以及中温贝氏体铁素体转变过程中合金元素与碳的配分问题，目前尚存在较大争议，有很多问题尚不清楚。本课题通过对Fe-Mn-C、Fe-Mn-Mo-C低合金钢中的高温铁素体以及中温贝氏体铁素体转变过程进行深入研究，以阐明合金元素Mn与Mo对高温铁素体以及中温贝氏体铁素体转变的影响，揭示碳与合金元素Mn、Mo在高温铁素体与中温贝氏体铁素体转变过程中的配分行为。本课题的研究成果可进一步加深人们对铁素体、贝氏体相变动力学的理解，为铁素体、贝氏体组织调控，以及为合金元素与碳在奥氏体中富集程度的调控提供理论和实验依据。

合金元素与碳在钢铁材料相变过程中两相间的配分行为，影响着相变动力学过程，而且决定着相变后合金元素与碳在新相与母相间的富集或贫化程度。铁素体与贝氏体组织在工业用钢服役状态下有着广泛的使用。然而，针对高温铁素体以及中温贝氏体铁素体转变过程中合金元素与碳的配分问题，目前尚存在较大争议，有很多问题尚不清楚。本课题通过对Fe-C-Mn、Fe-C-Si、Fe-C-Mn-Si、Fe-C-Mn-Mo等低合金钢及QP钢中的高温铁素体以及中温贝氏体铁素体转变过程进行系统而深入的实验和理论研究。.在Fe-C-Mn合金中通过细化初始奥氏体组织来加速铁素体转变，分析铁素体转变速率这一动力学因素对Mn 与碳配分行为的影响，进而发现铁素体转变过程中的合金元素配分模式并非单一模式，而是存在模式的过渡转变；而贝氏体相变整体动力学上的“不完全转变”现象，是由各贝氏体片在其厚度方向上的长大“停滞”阶段所构成，其背后的物理本质为合金元素的溶质拖曳效应；此外Mo的添加会显著地影响铁素体和贝氏体相变动力学。对于Fe-Si-C三元合金，首次确认无Si配分铁素体生长动力学及界面处元素配分行为可由NPLE模型进行描述；同时首次观察到贝氏体不完全转变现象，且目前无碳扩散贝氏体生长理论无法解释本结果，且碳扩散控制贝氏体生长理论目前仍不完善。.本课题的研究阐释了Mn、Si、Mo等置换型合金元素对高温铁素体以及中温贝氏体铁素体转变的影响，揭示碳元素与合金元素在高温铁素体与中温贝氏体铁素体转变过程中的配分行为。可进一步加深人们对铁素体、贝氏体相变动力学的理解，为铁素体、贝氏体组织调控，以及为合金元素与碳在奥氏体中富集程度的调控提供理论和实验依据。