形变孪晶的消失与退火孪晶的形成机制

第21卷第2期2009年2月

钢铁研究学报

Vol.21, No.2February 2009

JournalofIronandSteelResearch

形变孪晶的消失与退火孪晶的形成机制

杨 钢, 孙利军, 张丽娜, 王立民, 王 昌

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(1.中国钢研科技集团公司结构材料研究所,北京100081; 2.抚顺特殊钢股份有限公司,辽宁抚顺113001)摘 要:等径角挤压变形奥氏体不锈钢的退火研究表明,层错与形变孪晶是在回复阶段开始退化与消失的,层错的退化与消失主要是由于相邻亚晶以及内部形成的新亚晶以凸出机制逐渐吞并层错的结果。孪晶的退化与消失包括两个方面原因:相邻亚晶以凸出机制逐渐吞并形变孪晶;孪晶板条以合并机制逐渐减少板条数量而使板条扩宽,最终宽板条的孪晶界面由于位错的运动而消失。退火孪晶形成于回复阶段,是大角度界面的迁移结果。关键词:等径角挤压变形;奥氏体不锈钢;形变孪晶

中图分类号:TG142 2 文献标识码:A 文章编号:1001 0963(2009)02 0039 05

AnnihilationofDeformationTwinsandFormationofAnnealingTwins

YANGGang1, SUNLi jun2, ZHANGLi na2, WANGLi min1, WANGChang1

(1.InstituteforStructuralMaterials,ChinaIronandSteelResearchInstituteGroup,Beijing100081,China;2.FushunSpecialSteelCoLtd,Fushun113001,Liaoning,China)

Abstract:TheinvestigationonECAPedausteniticstainlesssteelduringannealingshowsthatannihilationofstac kingfaultsanddeformationtwinscouldoccurduringtherecoveryprocessduetobeingswallowedupgraduallybyadjacentsub grainsandnewformedsub grainswithintheareaofstackingfaultsintheformofbulgemechanism.Annihilationofdeformationtwinsincludedtwoaspectsofreason:deformationtwinswereswallowedupgraduallybyadjacentsub grainsintheformofbulgemechanism;thenumberoflamellaedecreasedandthewidthoftwinla mellaeincreasedgraduallyintheformofconsolidationmechanism,eventuallytheinterfacesoftwinswithwidenedlamellaedisappearedduetothedislocationactivity.Theformationofannealingtwinswastheresultofmigrationofhighangleboundaryduringtherecovery.

Keywords:ECAP;austeniticstainlesssteel;deformationtwin

奥氏体不锈钢由于其低的层错能,在形变过程中容易产生形变孪晶与层错,这些形变过程中形成的孪晶与层错在退火过程中会消失。由于形变孪晶的形成是由于shockley不全位错的叠加造成的,其消失应该是与shockley分位错的湮灭有关。回复过程主要发生位错反应形成小角度界面的亚晶结构,再结晶过程则发生无应变的新晶粒取代应变晶粒的过程[1]。形变孪晶的消失发生在回复、再结晶的哪个阶段,还未见这方面的细致报道,其退化与消失的细致过程还很少研究。

在面心立方金属中形成退火孪晶,需在{111}面

基金项目:国家863高技术研究发展计划资助项目(2002AA302501)

产生堆垛层错,一般认为这种层错是在晶界的迁移过程中形成的[2]。对Fe 78%Ni合金的研究表明[3],退火孪晶在再结晶的初期形核于晶界,晶核是一个层错或一束层错,退火孪晶的长大驱动力是总表面能的降低。文献[4]对Cu和Fe 50%Ni合金的研究表明,退火孪晶的形核是由于晶界位错重新分布的结果,孪晶的长大是界面迁移的结果。由于18

8型奥氏体不锈钢也是典型的低层错能材料,在退火过程中很容易形成层错与退火孪晶,但其形核与长大细致过程还较少报道。

本文利用等径角挤压变形方法,制备具有高畸

作者简介:杨 钢(1963 ),男,博士,教授级高级工程师; E mail:yanggang@http://doc.guandang.net; 修订日期:2008 07 02

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钢 铁 研 究 学 报 第21卷

变内能以及大量形变孪晶的304L奥氏体不锈钢试样,通过不同温度的退火处理,用TEM详细研究了退火过程中形变孪晶的消失以及退火孪晶的形成机制。

(ECAP)。模具参数为:二个等通道的夹角 =90!,外角 =30!,试验前模具、试样均涂上MoS2润滑剂。一道次等效应变为1 02。

TEM观察采用H 800透射电子显微镜(TEM),样品制备首先采用电火花切取厚度为0 5mm的薄片,用SiC砂纸沾水磨至40!m厚度,并截成3mm直径的小圆片,最后用MTP 1型双喷减薄仪减薄,得到TEM薄膜样品。双喷液配方:4%Cr2O3酒精溶液。双喷条件:室温,电流80~100mA(电压18~22V)。

1 试验材料和方法

在室温进行一道次等径角挤压奥氏体不锈钢,用挤压后的试样进行不同温度的退火处理(500~900 1 5h),然后进行TEM微观结构分析。 试验材料选用铸态304L奥氏体不锈钢,用25kg真空感应炉冶炼,冶炼的化学成分(质量分数,%)为:C0 004,Si0 30,Mn1 70,P0 0056,S0 005,Cr18 02,Ni12 28。在铸锭的纵向用线切割制备 8mm 45mm的等径角挤压毛坯试样,磨削精加工后在自制模具上进行室温一道次等径角挤压

2 试验结果和分析

2 1 退火过程中形变孪晶和层错的消失

图1为一道次ECAP试样经500 退火后TEM照片。大量的观察表明,在500 退火下,未见再结晶晶粒,

变形组织仅发生了回复过程。

(a)层错; (b)孪晶

图1 一道次ECAP试样500 退火后的TEM组织

Fig 1 TEMmicrographsofonepassECAPedsamplesannealedat500

由图1(a)可见,TEM组织主要由形变带组成,带内有高密度的位错区、由于位错运动而形成的位错胞(见箭头1所指)以及位错胞发展而成的亚晶。由方框内的变形带较厚的边界可以确定箭头2所指的区域还未发生再结晶,该区域为亚晶,亚晶内部还存在形变时形成的层错,且从箭头2所指较宽的无层错区判断,部分层错已消失,消失过程应是在形成亚晶过程中发生的。可见层错的退化与消失发生在回复阶段。

图1(b)所示为形变孪晶的变化。从黑框内的晶内低位错密度判断已形成了亚晶,而且亚晶内部的形变孪晶已开始退化。由箭头1、2所指可以看

出,相邻亚晶界的迁移不断吞食黑框内的亚晶,同时

吞食孪晶,使孪晶板条长度变短;同时在亚晶内部,孪晶板条自身也逐渐退化,如箭头3、4所指。但可以看出,亚晶内部孪晶板条的退化是有选择性的,部分孪晶板条先退化,甚至完全消失形成较宽的无孪晶区后还未见相邻孪晶板条的退化,见箭头5所指。 图2(a)为一道次ECAP试样600 退火后TEM低倍照片。由图可见,此区域的变形组织仅发生了回复过程,形变生成的层错(区域1)和孪晶(区域2、3)还没有完全消失。

图2(b)为图2(a)中层错(圆圈区域1)的放大,可以看出层错的上部区域非常复杂,可见位错运动

第2期 杨 钢等:形变孪晶的消失与退火孪晶的形成机制

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(a)TEM低倍; (b)区域1的放大; (c)区域2的放大; (d)区域3的放大

图2 一道次ECAP试样600 退火后的TEM照片

Fig 2 TEMmicrographsofonepassECAPedsamplesannealedat600

非常激烈。由黑箭头所示可见,相邻亚晶界以凸出机制向层错区长大,逐渐吞食层错;在层错内部,可以形成新的亚晶(见亚晶1),亚晶以凸出机制吞食层错而长大,而且从白箭头所指区域看,此处应是消失了一条层错而变宽的。

图2(c)为图2(a)中区域2的放大。图中间的亚晶内部 …… 此处隐藏：4623字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……