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传统的相变诱发塑性钢由于硅含量高(通常达1.5%),使钢产生许多缺陷,为了降低硅含量而又不影响相变诱发塑性钢的性能,各国都进行了以其它合金元素来替代硅的尝试,现已证实Al代Si的TRIP钢具有良好的机械性能。为了更好的理解Al在TRIP钢中的作用,有必要了解正确的相图和热力学信息。目前含Al(≥1%)的铁基合金的热力学、动力学数据不足且精度不高,因此我们拟重新建立多组元的含Al铁基合金体系的热力学、动力学数据库及相关相图。
本文借助Thermo-Calc软件研究了Fe-Al-C三元体系的相图,并通过实验得到了成分在TRIP钢范围内的实验相图,为研究低碳低合金TRIP钢加入Al元素后相图的变化、热力学性质及高性能材料开发的研究奠定基础。计算得到的各种热力学性质可为低碳低合金TRIP钢成分的优化和热处理工艺的调整提供参考。
论文的主要研究包括:
1、收集了Fe-C、Fe-Al、Al-C各子二元系及Fe-Al-C三元系的实验相图资料及相关的热力学性质数据。
2、对Fe-Al-C系Thermo-Calc数据库SSOL、SSOL2、SSOL4进行比较,得到SSOL4是三个数据库中较好的数据库。对各个二元体系进行评估,得出经评估后各二元系的热力学参数,利用已经评估后的各子二元系自洽性好的热力学参数,自主建立数据库。FeAlC,计算各二元系相图并估算得到了Fe-Al-C三元相图。
3、利用真空熔炼技术炼制不同成份的Fe-Al-C合金,采用膨胀法结合金相分析,得到一系列特定成分的相变温度Ac<,1>、Ac<,3>,在此基础上作出各个实验相图。
4、根据新测到的实验相图以及相关热力学数据和相图数据,重新对Fe-Al-C三元系进行评估,在Kumar优化计算的基础上,对该体系进行修正,建立了较好的Fe-Al-C体系数据库FeAlC2,计算出可供实际参考的Fe-Al-C体系的相图。
5、在得到较正确的三元系参数的基础上,考虑Mn、Si的相互作用,建立具有Fe-Al-C-Mn-Si五元系的热力学数据库,并用其来对TRIP钢各合金元素的作用及热处理工艺进行初步的理论研究。