低碳鋼中奧氏體向鐵素體等溫轉(zhuǎn)變的相場法模擬.pdf

1、進(jìn)入鐵器時(shí)代以來，鋼鐵一直是人類社會(huì)所需的重要材料。近年來鋼鐵材料面臨著陶瓷材料、高分子材料、有色金屬材料等的挑戰(zhàn)，但鋼鐵在材料領(lǐng)域仍扮演著重要角色，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域。鋼鐵在材料行業(yè)中所占據(jù)的統(tǒng)治地位，在今后很長時(shí)期內(nèi)不會(huì)改變，對鋼鐵材料性能的研究仍具有十分重要的意義。 對相變的研究在鋼鐵材料性能研究方面具有極其重要的作用，相變影響著材料的物理、化學(xué)等各項(xiàng)性能指標(biāo)。研究奧氏體-鐵素體相變的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)，建立材料

2、制備加工工藝與其組織狀態(tài)間的定量關(guān)系，對于設(shè)計(jì)材料成分和制備加工工藝以獲得所需要的材料性能具有十分重要的意義。 近年來，相場作為一種模擬材料微觀組織演變的方法，越來越受到人們的重視，它是目前較為理想的相變組織模擬手段。本文通過所建立的相變模型成功模擬了奧氏體-鐵素體轉(zhuǎn)變中的等溫?cái)U(kuò)散轉(zhuǎn)變和塊狀轉(zhuǎn)變。 在等溫?cái)U(kuò)散轉(zhuǎn)變過程中，鐵素體晶核逐漸長大，從鐵素體相析出的過飽和碳原子不斷向奧氏體相一側(cè)轉(zhuǎn)移，使鐵素體-奧氏體界面處有明顯的

3、碳堆積，碳濃度不斷升高，在奧氏體一側(cè)建立了碳原子的濃度梯度。在此濃度梯度的驅(qū)動(dòng)下，奧氏體相中界面處的碳原子向其內(nèi)部擴(kuò)散，導(dǎo)致遠(yuǎn)離界面的奧氏體相內(nèi)部的碳原子濃度隨相變的進(jìn)行而不斷升高。 溫度影響單晶核的等溫?cái)U(kuò)散轉(zhuǎn)變過程，同一轉(zhuǎn)變時(shí)間時(shí)，奧氏體中碳濃度梯度隨溫度升高而減??；低溫范圍內(nèi)，鐵素體晶核長大速度隨溫度升高而加快，而高溫范圍內(nèi)恰相反。 在所模擬的等溫塊狀轉(zhuǎn)變過程中，碳在奧氏體-鐵素體相界面處聚集，并且在界面移動(dòng)過后，新