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碳钢中先共析铁素体的形态与分布直接影响其力学性能,而先共析铁素体的生长过程又决定了最终先共析铁素体的形态与分布。由于研究手段的限制,关于先共析铁素体生长过程的研究较少。本文采用高温共聚焦激光扫描显微镜对Fe-0.08%C连续冷却过程中先共析铁素体的生长过程进行原位观察和动态追踪,研究γ→α固态相变过程中先共析铁素体的生长方式、生长方向、生长速度的变化。采用电子背散射衍射(EBSD)技术,研究魏氏铁素体和晶界铁素体、魏氏铁素体之间的位向关系;采用热膨胀分析仪研究冷却速度对先共析铁素体转变温度和转变量的影响;测量不同冷却条件下试样的硬度。研究结果表明:(1)对先共析铁素的各种生长方式进行了原位观察,发现先共析铁素体主要以“多边形状”、“板条状”、“针状”、“胞状”和“树枝状”进行生长,“针状”铁素体在生长的过程中存在“互锁”现象。冷却速度较慢时,铁素体主要以“多边形状”和“板条状”生长,随着冷却速度的提高,“针状”、“胞状”、“树枝状”生长的铁素体增多。(2)“针状”铁素体在生长的过程中生长方向会发生偏转,偏转方式有一次偏转、连续两次偏转、间歇式偏转、分岔。计算偏转前后的生长速度发现,偏转后生长速度比偏转前有明显的增加,但是很快呈降低的变化趋势。(3)板条状晶界铁素体一侧晶界比较平直,呈现为清晰连续的边界,另一侧界面靠“针状”铁素体大致勾勒出其分界线。清晰界面一侧在相变过程中生长速度极其缓慢,而没有清晰界面的一侧在生长过程中移动速度较快,相变过程主要是靠这一侧来完成的。冷却速度越快,晶界铁素体宽度越窄。(4)通过统计不同冷速下先共析铁素体的平均生长速度,发现先共析铁素体的生长速度随着冷速的提高而增大。通过拟合的方法确定了冷却速度与先共析铁素体之间的关系式。(5)随着冷却速度的提高,先共析铁素体转变的开始温度降低,降低幅度呈逐渐减小的变化趋势。通过EBSD分析表明,随着冷却速度的提高,组织中小角度晶界增多,大角度晶界减少。魏氏铁素体与晶界铁素体之间存在5°~10°的位向差,魏氏铁素体之间并非完全平行,也存在位向差,位向差小于12°。