8 相变2010

科学技术创新2021.14超高强钢快冷后奥氏体→贝氏体相变与温度场耦合模型计算及其对微观组织和力学性能的影响谢爽1，2（1、宝山钢铁股份有限公司中央研究院，上海2019992、汽车用钢开发与应用技术国家重点实验室（宝钢），上海201999）1概述目前的汽车用先进高强钢（AHSS）主要依靠奥氏体转变为马氏体或者贝氏体来获得高强度，其中，贝氏体铁素体由于兼具较高的强度和较好的塑性变形能力成为目前AHSS开发中的重点。

一般来说，马氏体的相变速率较快，但贝氏体相变时间相对于马氏体相变较慢，需要一定的等温时间来完成相变过程。

在这个过程中，会有较多的相变潜热放出。

这就需要对带钢的温度进行跟踪并实施相应的控制，尤其是带钢快速冷却之后以保证退火过程的稳定性对贝氏体相变的最终组织和性能有着重要的影响，因此研究连续退火快冷结束后带钢温度分布具有十分重要的现实意义。

2实验方法2.1化学成分本文中所采用的是采用的是宝钢提供的冷轧样板，样板的厚度规格为1.4mm，其化学组分如表1所示。

表1化学组分表2.2热膨胀实验和模拟退火曲线热膨胀的样品在formastor-FII型热膨胀仪上进行测试。

首先将试样加热到950℃并保温5min，以确保样品全奥氏体化，随后分别在氩气作用下快速冷却至420℃、440℃、460℃、480℃、520℃并开始等温相变5min，记录膨胀量变化，根据实验和计算，本合金成分下Ms温度约为360℃，Bs温度约为560℃，因此可以确保等温时发生的均为贝氏体相变。

模拟退火实验在CAS-AY-II模拟连退设备上进行，以10℃/s的升温速率下加热到950℃后保温5min以确保样板完全奥氏体化，随后以约50℃/s的冷速冷至420℃后再以加热速率为5℃/s（模拟生产实际中的返温现象）分别加热到450℃、475℃、500℃和540℃，并保温90s 后冷却至室温。

2.3样品的制备和测试方法拉伸试样按照ASTM E8/E8M-16a标准进行样品制备，其中拉伸标距为50mm，并在Instron电子拉伸机上进行室温拉伸测试。

《固态相变及应用》
授课教案
2009～2010学年第 2 学期
教师姓名：张松
授课对象：金属材料0701、0702班
授课学时：48/48
选用教材：康煜平. 固态相变及应用.
北京: 化学工业出版社. 2007.
材料学院学院材料系
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第34卷　第1期Vo l 134　No 11稀　有　金　属CHI NESE J OURNAL OF RAR E MET ALS2010年1月Jan 12010　收稿日期:2009-06-04;修订日期:2009-06-20　基金项目国家自然科学重点基金(53)和国家高技术研究发展计划项目(3Z )资助　作者简介唐永柏(),男,湖南永州人,博士;研究方向磁制冷3通讯联系人(y 6@y )Gd 5Si 1.8Ge 1.8Sn 0.4合金的高温相变唐永柏,陈云贵3,张铁邦,肖素芬(四川大学材料科学与工程学院,四川成都610064)摘要:为认识合金的高温相变,采用热分析技术对Gd 5Si 1.8Ge 1.8Sn 0.4合金可能的高温相变进行了定性研究,并利用高温XR D 研究了合金在200～400℃之间的相结构。

研究结果表明:升温过程中,Gd 5Si 1.8Ge 1.8Sn 0.4合金在200～300℃之间发生了由Gd 5Si 2Ge 22型单斜结构向Gd 5Si 42型正交结构的转变。

从而为探索材料方便快捷的制备工艺提供技术支持。

关键词:磁热效应;Gd 5Si 1.8Ge 1.8Sn 0.4合金;热分析;高温相变doi :10.3969/j .issn .0258-7076.2010.01.024中图分类号:TF125.8 文献标识码:A 文章编号:0258-7076(2010)01-0125-03H i gh Te m pera tur e P ha se T ran siti on of Gd 5S i 1.8Ge 1.8Sn 0.4A lloyTang Y ongba i,Chen Y ungui 3,Zhang Tiebang,Xiao Sufen(School of M a teria ls Science an d E ng ineering,Sichua n U n iver sity,Chen gdu 610064,China)Abstrac t:In order to unde rstand high tempera ture phase transfor ma ti on of all oys,the qua litative high te mperature phase transfor m a 2ti on of Gd 5Si 1.8Ge 1.8Sn 0.4a lloywa s i nvestigated by ther m al ana l ysis,and t he pha s e struc t ure fro m 200℃to 400℃wa s analyzed by X 2ray diffrac tion (XRD ).The results sho wed that with the i ncrease of te mpe rature ,the Gd 5Si 2Ge 22ty p e mon oclini c struc ture transfor m ed t o the G d 5Si 42ty pe orthorho m bic struc ture in Gd 5Si 1.8Ge 1.8Sn 0.4all oy be t w een 200and 300℃,whi ch woul d be helpful for expl oring theconvenient and rapid p repa rati on techn o l ogy .Key wor ds:magne t oca l oric effect;G d 5Si 1.8Ge 1.8Sn 0.4all oy ;t her m al analysis;hi gh t emperature pha s e transiti on 1997年,美国Am es 实验室在Gd 5(Si x G e 1-x )4(x ≤0.5)[1,2]中发现巨磁热效应,并且合金的居里温度随Si,Ge 成分变化可调,从而引起了世界范围的广泛关注。

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马氏体相变的特征
(1)结晶学特征： 结晶学特征： 结晶学特征
相变后存在习性平面和晶面的定向关系。 相变后存在习性平面和晶面的定向关系。
R
从一个母晶体四方块（ ） 图8-4 从一个母晶体四方块（A） 形成一个马氏体（ ） 形成一个马氏体（B）的示意 图
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(2)具有无扩散性的特征。 具有无扩散性的特征。 具有无扩散性的特征 (3)相变以很高的速度进行，有时高达声速。 相变以很高的速度进行，有时高达声速。 相变以很高的速度进行 (4)马氏体相变没有一个特定温度 ， 而是在一个温度范围内 马氏体相变没有一个特定温度， 马氏体相变没有一个特定温度 进行。 进行。
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陶瓷材料相变综合分类概况： 陶瓷材料相变综合分类概况：
超导相变 磁性相变 二级相变 二级铁电相变 二级有序-无序相变 二级有序 无序相变 玻璃态相变 无扩散位移型相变 一级相变 点阵畸变 切变为主-马氏体相变 切变为主 马氏体相变 正应力为主-多晶相变 正应力为主 多晶相变 连续有序化 Spinodal分解 分解 析晶反应 包析反应 贝氏体相变
S
T
T V T
T0
图8-15
（2）二级相变： ）二级相变：
相变时如果两相的化学位相等， 相变时如果两相的化学位相等 ， 化学位的一阶导数也相等 但二阶导数不等的称为二级相变。 ，但二阶导数不等的称为二级相变。
( u1 u u u ) P = ( 2 ) P ; ( 1 )T = ( 2 )T T T P P
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亚稳区的特点： 亚稳区的特点：
（1）亚稳区具有不平衡状态的特征，物相理论上在该区 ）亚稳区具有不平衡状态的特征，
域内不能稳定存在，而实际上却能以介稳态存在的区域； 域内不能稳定存在，而实际上却能以介稳态存在的区域； （ 2） 在亚稳区内 ， 新相不能自发地产生 ， 要形成新相必 ） 在亚稳区内， 新相不能自发地产生， 须越过亚稳区，这就是过冷却的原因； 须越过亚稳区，这就是过冷却的原因； （3）在亚稳区内，新相不能自发形成，但当有杂质存在 ）在亚稳区内，新相不能自发形成， 或外界条件的影响，也可能在亚稳区形成新相， 或外界条件的影响，也可能在亚稳区形成新相，此时亚 稳区被缩小。 稳区被缩小。