共析組織（共析組織）

簡介

電脈沖改性（ECP）作為一種清潔、有效且成本低廉的新方法，逐漸引起材料工作者的重視，并被國內(nèi)外很多學(xué)者應(yīng)用到金屬微觀組織的改善上。在ECP 對鐵基合金改性的研究中，對T8鋼進行ECP 處理后發(fā)現(xiàn)晶粒明顯細(xì)化，枝晶發(fā)達程度明顯減小，且組織中珠光體形態(tài)發(fā)生顯著變化，片層間距縮短。在FeCrNi合金中發(fā)現(xiàn)了經(jīng)ECP處理后合金的晶粒尺寸細(xì)化，同時改變了凝固組織中奧氏體相和鐵素體相的相對含量。

對奧氏體不銹鋼經(jīng)ECP處理后發(fā)現(xiàn)奧氏體不銹鋼凝固組織被細(xì)化，奧氏體一次枝晶長度明顯縮短，二次枝晶間距也有所減小。在凝固前對45#鋼進行ECP處理后發(fā)現(xiàn)等軸晶數(shù)量增加，柱狀晶數(shù)量減少，魏氏組織減少，使珠光體片層間距減小；同時改善了鋼的成分偏析。

然而，在以前的研究中，由于試驗所選的材料合金元素復(fù)雜，物相組成多，增加了分析ECP改性機理的難度，導(dǎo)致有關(guān)ECP 處理對鐵基合金微觀組織的影響機理仍不清楚，這妨礙了ECP處理技術(shù)作為一種新型的加工技術(shù)在鋼鐵行業(yè)中的應(yīng)用。

電脈沖對亞共晶鐵碳合金共析組織的影響

隨著電流密度的升高，運動位錯的數(shù)量有著顯著地單調(diào)性，即隨著電流密度的增大，運動位錯的數(shù)量必然也隨之增加。由于滲碳體的強度大于奧氏體，當(dāng)位錯滑移到滲碳體附近時會被滲碳體阻礙。根據(jù)位錯理論，位錯的攀移要大大難于位錯的滑移，所以位錯的攀移速度遠(yuǎn)小于位錯在滲碳體周圍堆積的速度，因此在滲碳體周圍會產(chǎn)生大量的位錯堆積現(xiàn)象。位錯的堆積引起了高強度的應(yīng)力集中，增加了滲碳體的界面能，增加界面能正比于圍繞在滲碳體周圍的位錯數(shù)量。而根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)亞共晶鐵碳合金經(jīng)過ECP處理時會不可避免的產(chǎn)生脈沖磁場，脈沖磁場和脈沖電流的相互作用在試樣中產(chǎn)生洛倫茲力。洛倫茲力的作用同樣使?jié)B碳體的界面能增加。滲碳體是亞穩(wěn)相，它的穩(wěn)定性隨著界面能的升高而降低。在位錯塞積產(chǎn)生的應(yīng)力集中和洛倫茲力的共同作用下，使?jié)B碳體的界面能增加，促使?jié)B碳體分解。

隨著原子的擴散能力增加和相變勢壘的減小，擴散激活能隨之減小，使石墨的形核孕育期縮短。而滲碳體周圍的位錯塞積處增加的形核位置同時可容納石墨生成時所伴隨的體積膨脹，也避免了形核時因畸變能引起的大的勢壘，并且充分利用已經(jīng)存在的界面能，降低了石墨形核所需的相變驅(qū)動力。同時，石墨在位錯塞積處形核無需其它置換性原子擴散開去騰出空間，同樣有利于石墨的形核。

對亞共晶鐵碳合金進行ECP處理

石墨數(shù)量的增加使奧氏體在冷卻過程中碳原子向石墨擴散的距離相應(yīng)縮短，且石墨的生成造成γ/C界面周圍出現(xiàn)貧碳區(qū)，鐵素體開始在貧碳的γ/C 界面生成，增加了鐵素體的形核率。ECP處理使?jié)B碳體周圍產(chǎn)生的位錯堆積為碳原子在鐵素體中的擴散提供了快速通道，而焦耳熱效應(yīng)又提高了原子的擴散能力，這些均有利于形成更多的鐵素體，提高鐵素體的長大速率。由于ECP處理使鐵素體的形核率和長大速率都增加，所以組織中鐵素體的量增加。當(dāng)溫度降到共析轉(zhuǎn)變溫度以下時，由于石墨的大量生成，使原奧氏體區(qū)成為貧碳區(qū)，沒有足夠的碳濃度形成鐵素體混合滲碳體的珠光體組織，奧氏體大部分直接同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變成了鐵素體。所以亞共晶鐵碳合金經(jīng)ECP處理后，組織中鐵素體的相對含量增加，珠光體的相對含量相應(yīng)降低。

考慮到ECP處理產(chǎn)生的焦耳熱效應(yīng)、電子風(fēng)力大小、洛倫茲力的大小和相變勢壘均與ECP處理的電流密度有關(guān)，而ECP的電流密度又與其輸出電壓成正比。隨著輸出電壓的升高，對亞共晶鐵碳合金進行ECP處理的效果越明顯。

總結(jié)

1.對亞共晶鐵碳合金施加ECP 處理使組織中低溫萊氏體減少，促進石墨的生成。隨著ECP 輸出電壓的增加，低溫萊氏體的數(shù)量進一步減少，而石墨的數(shù)量呈相反的變化趨勢，且石墨的尺寸變得粗大；

2.ECP 處理增加了鐵素體的形核率和長大速率，使組織中鐵素體含量增加，珠光體含量降低。