Work hardening behavior in a steel with multiple TRIP mechanisms
研究了具有两种TRIP机制的Fe-0.07C-2.85Si-15.3Mn-2.4Al-0.017N钢的TRIP行为。初始组织由ε-和α-马氏体组成,残余奥氏体为27%。在前5%的应变下,TRIP行为主要是奥氏体转变为ε-马氏体(第I阶段),但在第I阶段饱和时,ε-马氏体转变为α-马氏体(第II阶段)。合金偏析也影响TRIP行为与合金丰富的区域产生TRIP颈缩之前。第一性原理计算表明,铝显著影响Fe-Mn-Al-C钢的层错能,使不稳定的层错能降低,ε-马氏体更容易形核。铝的加入也提高了本征层错能,使ε马氏体失稳,进一步变形时转变为α马氏体。两阶段TRIP行为产生了1.4的高应变硬化指数,并导致1165 MPa的极限拉伸强度和35%的断裂伸长率。
2012-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Tetragonality mapping of martensite in a high-carbon steel by EBSD
利用电子背散射衍射(EBSD)技术,以100 nm量级的空间分辨率,对高碳钢(1.2mass %C)马氏体晶粒中的四方性进行了分辨。与产生c/a=1.05的平均四方性的空间积分X射线衍射相比,扫描电子显微镜中的EBSD测量允许成像晶格参数比c/a在1.02 $\leq$ c/a $\leq$ 1.07范围内的局部变化。通过两种不同的EBSD数据分析方法,基于模拟与实验EBSD模式的拟合,证实了四方性的局部变化。由此产生的EBSD为基础的四方形地图指向一个复杂的相互作用的碳浓度和局部晶格畸变的马氏体结构的形成过程中。
2020-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation Activities at the Martensite Phase Transformation Interface in Metastable Austenitic Stainless Steel: An In-situ TEM Study
了解马氏体相变的机理对于开发先进的高强度钢,特别是相变诱发塑性(TRIP)钢具有重要意义。TRIP效应导致增强的加工硬化速率、延迟的颈缩开始和优异的成形性。利用原位透射电子显微镜系统地研究了位错与α马氏体之间的微观动态相互作用。局部应力集中,例如来自缺口或位错堆积,使自由边缘和晶界成为α马氏体的有利成核位置。它的增长导致部分位错发射两个独立的滑移面从异质界面时,奥氏体基体最初是免费的位错。运动学分析表明,激活两个独立的奥氏体{111}面上的滑移系是必要的,以适应界面失配应变。在含有高密度位错的奥氏体区域内通常观察到全位错发射。在这两种情况下,相边界传播产生大量进入基体的位错,这使得总变形相容并提供主相的显著应变硬化。这些移动的位错源使塑性松弛,并防止局部损伤积累的界面区域的软侧上的强烈滑移。因此,细分散的马氏体分布使得整个奥氏体基体的塑性形变更加均匀,这解释了TRIP钢的强度和延展性的优异组合。
2016-12-25 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale austenite reversion through partitioning, segregation, and kinetic freezing: Example of a ductile 2 GPa Fe-Cr-C steel
Fe-13.6Cr-0.44C钢回火过程中的奥氏体回复(wt. %)马氏体导致具有优异延展性的高强度铁素体不锈钢。奥氏体逆转机制与马氏体和残余奥氏体之间的界面处的低温分配期间碳的动力学冻结以及马氏体-马氏体晶界处的碳偏析相耦合。奥氏体回复的优点是其可扩展性,即,改变回火时间和温度可调整所需的强度-延展性曲线(例如,在400 ° C下回火1分钟产生2 GPa的极限拉伸强度(UTS)和14%的伸长率,而在400 ° C下回火30分钟产生约1.75 GPa的UTS和23%的伸长率)。通过XRD、EBSD、TEM和原子探针断层扫描(APT)对奥氏体逆转过程、碳化物沉淀和碳偏析进行了表征,以开发控制材料强度和延展性的结构-性能关系。
2012-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Design of a High Strength, High Ductility 12 wt% Mn Medium Manganese Steel With Hierarchical Deformation Behaviour
研制了一种新型中锰钢,其成分为Fe-12 Mn-4.8Al-2Si-0.32C-0.3V,屈服强度为1.09GPa,抗拉强度为1.26GPa,延伸率为54%。热机械工艺路线被设计成工业上可转化的,并且包括在30分钟的亚温退火之前的热轧制和然后的温轧制。所得的显微组织由在乳制方向上被细奥氏体和铁素体晶粒的项链层包围的粗伸长的奥氏体晶粒组成。用中子衍射和电子背散射衍射(EBSD)技术研究了复合材料的拉伸行为。结果表明,粗奥氏体晶粒通过转变为马氏体而参与应变硬化的第一阶段,细奥氏体项链状晶粒通过孪晶和相变诱发塑性(TRIP)机制的混合参与应变硬化的第二阶段。这种分级变形行为有助于这种钢的特殊延展性。
2020-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Martensite plasticity and damage competition in dual-phase steel: A micromechanical experimental-numerical study
本研究通过原位纳米实验与Enriched CP模拟,揭示板条马氏体中沿惯习面的软塑性机制能显著降低静水应力并引入高塑性各向异性,从而在高应变缺口中延迟或抑制损伤起始。
2023-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Modified Z-Phase Formation in a 12% Cr Tempered Martensite Ferritic Steel during Long-Term Creep
研究了12Cr1MoV(德国牌号:X20)回火马氏体铁素体钢在550 $^{\circ}$ C和120 MPa下进行间断长期蠕变试验时变质Z相的形成。从薄箔和浸提复制品样品收集的定量体积测量结果表明,在139 kh后破裂的样品的均匀伸长规格($f_v$:0.23 $\pm$ 0.02%)和螺纹区域($f_v$:0.06 $\pm$ 0.01%)中沉淀出改性Z相。改性Z相的形成伴随着MX沉淀物的逐渐溶解,其从初始状态的($f_v$:0.16 $\pm$ 0.02%)降低到测试样品的均匀伸长的规格部分中的($f_v$:0.03 $\pm$ 0.01%)直至失效。蠕变强化MX颗粒的颗粒间间距从($λ_{3D}$:0.55 $\pm$ 0.05 $μm$)在初始状态下,($λ_{3D}$:1.01 $\pm$ 0.10 $μm$),用于破裂样品的均匀伸长的量规部分,而线区域具有的颗粒间间距为($λ_{3D}$:0.60 $\pm$ 0.05 $μm$)。局部变形的断裂区域具有增加的改性Z相的相分数($f_v$:0.40 $\pm$ 0.20%),这意味着局部蠕变应变强烈促进改性Z相的形成。改性后的Z相析出物不仅在原奥氏体晶界上形成,而且在整个回火马氏体铁素体晶粒结构中形成。
2022-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Influence of orientation-dependent lath martensite yielding on the hardening behavior of quenched martensitic steels
淬火马氏体显微组织中塑性开始的特征在于低的初始屈服应力,随后是极强的初始硬化响应,然后是突然的硬化饱和。文献将这种行为归因于从马氏体相变继承的残余应力和位错,或者归因于导致晶粒之间强度差异的微观结构不均匀性。在这里,我们认为,由于板条间的滑动,诱导子结构边界滑动机制,板条马氏体的取向相关屈服,也可能有助于显着观察到的行为。为了证明这一点,我们系统地研究了它的定量贡献的弹塑性转变行为的数值微观结构模型。在模拟中,我们采用了一个有效的层压模型的马氏体包,考虑到屈服各向异性由于沿包的惯习面方向滑动。考虑到碳含量的影响,考虑了具有不同水平板条强度的马氏体显微组织。结果表明,具有良好的习惯面取向的马氏体包开始屈服较早,与那些具有不利的取向,最初保持弹性。因此,微观结构的宏观尺度响应表现出低屈服应力,随后是显著程度的初始硬化,其持续直到接近饱和应力水平。表观加工硬化率取决于模型中使用的习惯平面和习惯平面屈服强度之间的对比。
2022-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen embrittlement of twinning-induced plasticity steels: contribution of segregation to twin boundaries
金属材料,特别是钢铁,是运输技术的基础。高锰孪晶诱导塑性(THAZ)奥氏体钢由于孪晶(在塑性加载期间形成的低能微观结构缺陷)而表现出优异的强度和延展性。它们的高强度可以帮助轻量化车辆,从而减少碳排放。然而,马氏体钢对氢脆非常敏感,氢脆导致延展性和韧性的显著损失,从而导致工程部件的灾难性失效。在这里,我们研究的原子尺度的化学和相互作用的氢与孪晶界的模型TPEST钢通过使用同位素标记的原子探针断层扫描,使用氚,以避免与残留的氢重叠。我们揭示了共偏析的氚,出乎意料的是,氧相干孪晶界,并讨论了它们的组合作用,这些有前途的钢的脆化。
2023-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Interplay between diffusive and displacive phase transformations: TTT diagrams and microstructures
使用Ginzburg-Landau框架研究了可以进行极快位移变换以及非常缓慢扩散变换的材料,以了解微观结构形成和时间-温度-变换(TTT)图背后的物理学。这个简单的模型捕捉到了合金(如钢)的基本特征,并预测了扩散机制和位移机制之间相互作用形成的混合微观结构。与转变相关联的固有体积变化稳定了混合微观结构,例如马氏体-残余奥氏体(导致马氏体终了温度的存在)和马氏体-珠光体。关键词:相场,调幅分解,珠光体,马氏体,钢,弹性协调
2006-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical behavior of steels: from fundamental mechanisms to macroscopic deformation
我的科学活动旨在了解和预测钢的机械行为,从基本机制到宏观变形。这篇手稿致力于研究高锰奥氏体钢的双晶效应(孪晶诱导塑性)和更传统的铁素体-马氏体钢的双相效应(DP效应)。
2014-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale mapping of phase-transformation pathways in medium-Mn TRIP steel by multimodal STEM
ALBA Synchrotron(阿尔巴同步辐射中心);Eurecat, Centre Tecnològic de Catalunya(加泰罗尼亚技术中心 Eurecat)
本研究通过多模态STEM技术,实现了中等锰TRIP钢中相变路径的纳米级映射,结合电子衍射与能谱分析,实现了铁、奥氏体和马氏体的相分离与晶格参数细化。
2026-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Microstructure evolution and tensile behaviour of a cold rolled 8 wt\% Mn medium manganese steel
开发了一种新型中锰钢Novalloy,其成分为Fe-8.3Mn-3.8Al-1.8Si-0.5C-0.06V-0.05Sn,并通过热轧和亚温退火进行了形变热处理。该钢的屈服强度为1GPa,抗拉强度为1.13GPa,塑性为41%。为了研究亚温退火后冷轧对后续拉伸性能的影响,将该钢进一步冷轧至20%的压下量。冷轧后,观察到应变硬化率随着冷轧压下量的增加而不断增加,但在随后的拉伸试验中延展性没有显着下降。分析了冷轧压下量下的显微组织演变,以了解这种增强TRIP效应背后的机制。有人发现,冷轧激活额外的孪生系统,提供了大量的潜在的应变诱导马氏体的形核位点,在随后的拉伸试验中形成。
2021-07-29 cond-mat.mtrl-sci
475°C aging embrittlement of partially recrystallized FeCrAl ODS ferritic steels after simulated tube process
研究四种 FeCrAl ODS 钢经模拟管材加工后的 475°C 长期时效行为,发现其虽延性下降,但抗时效脆化能力与挤压态相当且显著优于非 ODS 钢。
2023-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Effect of alloying and microstructure on formability of advanced high-strength steels processed via quenching and partitioning
研究了淬火配分(Q&P)工艺中合金化和显微组织对先进高强度钢(AHSS)成形性能的影响。对三种不同合金元素组合和残余奥氏体体积分数的Q&P钢进行了单轴拉伸和Nakajima试验。拉伸力学性能的测定,并绘制成形极限图(FLD)。对试样的显微组织进行了分析,发现残余奥氏体含量明显减少。它表明,所有的钢都能够积累更高的量的塑性应变时,使用Nakajima方法测试。所观察到的现象是有关的多轴应力状态和应变梯度通过板厚度导致残留奥氏体的快速转变,以及回火马氏体基体的能力,积累塑性应变。令人惊讶的是,具有最高残留奥氏体体积分数和最高拉伸延展性的Q&P钢在所研究的等级中显示出最低的可成形性。后一种观察结果与促进微裂纹形成的初始新鲜马氏体和应力/应变诱发马氏体的分数的最高总和有关。讨论了回火马氏体基体在Q&P钢成形过程中积累塑性形变的作用和能力。
2021-10-19 cond-mat.mtrl-sci
A Parameter Free Double Shear Theory for Lath Martensite
介绍了双剪切理论,预测低碳钢中常见的{5 5 7}习惯面。该理论的新颖之处在于不需要参数拟合。相反,剪切系统的选择类似于原始的(单剪切)马氏体晶体学的唯象理论,宏观上等同于孪生。在所有由此产生的双剪切理论中,导致某些{h h k}习惯面的理论自然地出现为具有小形状应变幅度并且满足最大相容性条件的那些理论,从而使得任何参数拟合都是不必要的。一个有趣的发现是,预测的{hhk}习惯面的精确坐标敏感地依赖于面心立方(fcc)和体心立方(bcc)相的晶格参数。尽管如此,对于低碳钢中的各种实际晶格参数,预测的习惯面接近{5 5 7}。Fe-0.252C和Fe-0.6C的例子进行了详细的分析,以及由此产生的取向关系,始终接近Kurdjumov-Sachs模型。此外,还提供了一个MATLAB应用程序(可在github.com/AntonMu/LathApp上获得),该应用程序允许将该模型应用于经历fcc到bcc转变的任何其他材料。
2019-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Spatially resolved in-situ characterisation of competing martensitic transformation pathways during nanoscratch in 316H Stainless Steel
University of Oxford(牛津大学);United Kingdom Atomic Energy Authority(英国原子能管理局);Imperial College London(帝国理工学院);University of Cambridge(剑桥大学)
研究316H不锈钢纳米划痕中竞争马氏体转变途径,采用原位同步加速器X射线纳米衍射结合纳米划痕测试及有限元建模,揭示压力驱动途径选择,解释合金擦伤性能差异,解决瞬态微观结构状态测量问题。
2026-07-22 cond-mat.mtrl-sci
The effect of heating rate and soaking time on microstructure of an advanced high strength steel
研究了均热时间对一种初始组织为铁素体-珠光体的50%冷轧低碳钢超快热处理组织的影响。膨胀法分析用于估计加热速率对相变温度的影响,并选择合适的临界温度进行最终热处理。使用广泛的表征技术对热处理样品进行全面的定性和定量微观结构表征。在所有应用的热处理之后,形成由具有嵌入的马氏体和残余奥氏体的铁素体基体组成的复杂的多相、分级的显微组织。反过来,铁素体基体包含再结晶和非再结晶晶粒。它表明,超快加热通常会导致更精细的显微组织相比,独立于均热时间的常规加热。均热时间对超快加热材料的马氏体体积分数有显著影响,而在以常规加热速率加热的样品中,其在均热期间保持相对不变。讨论了在均热过程中发生的再结晶、恢复和相变与加热速率的关系。
2019-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Effect of ECAP and heat treatment on mechanical properties, stress relaxation behavior and corrosion resistance of a 321-type austenitic steel with increased delta-ferrite content
本研究针对高δ-铁素体含量的321型奥氏体钢,探究ECAP及热处理对其组织、力学性能、应力松弛行为与耐腐蚀性的影响,明确了组织演化规律及性能变化的内在机制。
2022-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Tailoring the Deformation Behaviour of a Medium Mn Steel through Isothermal Intercritical Annealing
提出了通过改变热轧后亚温退火时间来改变含Mn量为8wt%的中锰钢的应变硬化速率的新概念。结果表明,奥氏体相的稳定性与亚温退火时间呈负平方根关系,最大应变硬化速率与奥氏体稳定性呈线性关系。奥氏体稳定性的变化是由于连续锰富集增加亚温退火时间。还发现孪生马氏体是变形过程中马氏体转变最有可能的产物。
2022-04-04 cond-mat.mtrl-sci
The sensitivity of the microstructure and properties to the peak temperature in an ultrafast heat treated low carbon-steel
在这项工作中,我们研究了超快速热处理的低碳钢的组织和力学性能的峰值温度的敏感性。在所有研究的情况下,钢在临界温度范围内(即在AC1和AC3温度之间)加热。峰值温度和浸泡时间都是不同的,它们的影响的大小,个别微观结构成分的分数和它们的拉伸力学响应进行了研究。结果表明,提高峰值温度和保温时间,有利于铁素体基体中奥氏体的形成和再结晶过程。最高的纳米硬度显示由马氏体晶粒,而回收的铁素体表现出略高的纳米硬度相比,再结晶铁素体。热处理工艺参数对马氏体的纳米硬度有很大影响,而铁素体显微组织的纳米硬度对峰值温度和保温时间的变化不敏感。由于未再结晶铁素体的位错密度较高,其硬度高于再结晶铁素体。增加峰值温度促进材料的强化,但主要由于马氏体分数增加而牺牲其延展性。该钢表现出独立于峰值温度的增强的应变硬化能力。对实验结果的分析表明,+-10 ℃的工业加工窗口可能导致超快热处理板材局部组织的不均匀性。然而,后者不应对宏观尺度上的超快热处理钢板的整体机械行为产生任何负面影响。
2020-01-18 cond-mat.mtrl-sci
An original unified approach for the description of phase tranformations in steel during cooling : first application to binary Fe-C
利用Landau的相变理论,定义了原始的序参量,并使用唯象的相变温度,据报道,它是可能的,在一个全球性的方法来描述的条件下形成的每一个阶段(铁素体,贝氏体,马氏体)从奥氏体在钢冷却过程中。它允许提出一个新的严格的分类控制每个相变的不同热力学条件。在第二步中,该方法自然地预测冷却速率对贝氏体开始温度的影响。最后的观点进行评估,以扩展的方法,以考虑到外部场的影响,如施加的压力。
2012-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Cyclic Re-austenitization of Copper-bearing High-Strength Low-Alloy Steels Fabricated by Laser Powder Bed Fusion
首次对增材制造的高强度低合金(HSLA)钢进行循环再结晶,以通过减小原奥氏体晶粒(PAG)尺寸来细化显微组织。在这项工作中,HSLA-100钢处理激光粉末床融合(LPBF)技术进行了几个周期的再结晶淬火法。每个循环的显微组织表征揭示了贝氏体、马氏体和马氏体/奥氏体(M/A)岛的存在。通过对复热曲线和显微组织的分析发现,复热处理后,PAG尺寸减小,马氏体开始转变温度(Ms)降低,贝氏体转变量减少,残余奥氏体含量增加。同时,最高的显微硬度以及组成相的峰值纳米硬度在第2次循环时实现。相反,从第3次循环,显微硬度,以及组成相的纳米硬度,被发现由于PAG尺寸的增加而降低。这种行为与在实现峰值细化之后达到饱和极限的一般趋势相反。研究发现,残余奥氏体可以作为钉扎颗粒,阻碍PAG边界移动,其分数被发现从第3循环减少。因此,在第三次循环之后PAG尺寸的增加可以归因于有效钉扎颗粒的不稳定,以在再结晶期间阻碍PAG边界移动。
2020-06-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Cryogenic hydrogen embrittlement of 316plus (EN 1.4420) stainless steel at 77 K and 20 K
University of Southampton(南安普顿大学);University of Oxford(牛津大学)
研究了液氢存储用316plus不锈钢在77K和20K下的氢-温度耦合效应,通过拉伸试验、断口分析和EBSD量化应变诱导马氏体,发现低温下氢脆显著,但材料仍保持一定韧性。
2026-04-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
Hydrogen-induced hardening of a high-manganese twinning induced plasticity steel
研究Fe-26.9Mn-0.28C TWIP钢表层电化学充氢后的硬化行为,揭示氢通过晶界偏析改变位错形核、滑移及ε-马氏体形成机制。
2023-04-26 cond-mat.mtrl-sci
The relative contributions of TWIP and TRIP to strength in fine grained medium-Mn steels
一种成分为Fe-4.8Mn-2.8Al-1.5Si-0.51C(wt. %)的中锰钢被加工以获得代表热轧机中两种不同方法的两种不同显微组织,产生等轴显微组织与混合的等轴和层状显微组织。两者都被发现表现出同时的$+$ TRIP塑性增强机制,其中变形孪晶和$α'$ -马氏体独立于应变孪晶形成。进行了中断拉伸试验,以研究两种组织之间的变形结构的差异。一个本构模型被用来发现,令人惊讶的是,孪生贡献相对较小的合金的强度,主要是由于精细的初始滑移长度,然后引起相对较小的机会,通过晶粒细分加工硬化。尽管如此,由于比等效双相钢(2- 3wt% Mn)更低的高成本合金添加剂和更大的延展性,中Mn TTRIP钢$+$仍然代表未来发展的有吸引力的领域。
2022-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Microstructure evolution and mechanical behavior of Fe-Mn-Al-C low-density steel upon aging
本研究探究Fe-28Mn-9Al-1C低密度钢不同时效条件下的微观组织演变,揭示k-碳化物的形核生长规律,确定550℃时效8小时为最优工艺,实现了高强度与高塑性的良好匹配。
2023-05-03 cond-mat.mtrl-sci
A new class of carbon stabilized austenitic steels resistant to hydrogen embrittlement
本文提出利用C完全稳定商用冷作工具钢中的fcc奥氏体相,形成仅含奥氏体和M7C3碳化物的组织,并证明阴极充氢后强度与延性基本不变,为低成本抗氢钢提供新方向。
2023-09-27 cond-mat.mtrl-sci
Effect of laser surface hardening on a low carbon steel substrate wear and hardness
激光表面硬化是一种有效的制造高硬度耐磨钢表面的方法。这项工作使用光纤激光器在裸(B)中产生硬化表面。未涂覆)和碳涂覆(C)条件。获得的硬度和显微组织与马氏体(B)和马氏体(C)主要成分相容。使用C条件获得低摩擦系数。处理过的表面在对硬金属球的往复磨损过程中也几乎没有损坏。
2021-11-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Towards the ab initio based theory of the phase transformations in iron and steel
尽管出现了许多新材料,铁基合金和钢继续在现代技术中发挥重要作用。钢的性质由其结构状态(铁素体、铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体及其组合)决定,所述结构状态在热处理下由于剪切晶格重构“γ”(fcc)->“α”(bcc)和碳扩散再分布而形成。我们提出了一个审查的最新进展,在发展中的定量理论的相变和微观结构的形成,是基于从头参数化的Ginzburg-Landau自由能泛函。计算机模拟的结果描述了在冷却条件下从铁素体(“α”相的成核和扩散控制的生长)到马氏体(剪切晶格不稳定性“γ”->“α”)的转变方案的规律性变化。结果表明,短程磁序随温度的降低而增加是导致相变情景变化的关键因素。相场建模的框架中讨论的方法演示了典型的转换模式。
2017-07-13 cond-mat.mtrl-sci
SPD deformation of pearlitic, bainitic and martensitic steels
本文研究了珠光体、贝氏体和马氏体钢在剧烈塑性变形中的硬化行为,发现其微观结构最终趋于约10 nm的纳米晶结构,为超高强材料的开发提供了重要参考。
2024-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Characterisation of Corrosion Damage in T91/F91 steel exposed to Liquid Lead-Bismuth Eutectic
研究通过电子显微技术表征T91钢在700°C液态LBE中氧化/还原环境下的腐蚀行为,揭示侵入路径及Cr局部溶解机制。
2023-02-07 cond-mat.mtrl-sci
On the relation between microstructure and impact toughness of 17-4__PH stainless steel produced by powder bed fusion laser beam (PBF-LB)
本研究探讨了PBF-LB制备17-4 PH不锈钢的微观结构与冲击韧性关系,揭示了强度与韧性之间的权衡及微观结构对机械性能的影响。
2025-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Role of magnetic degrees of freedom in a scenario of phase transformations in steel
在钢中从高温奥氏体(“γ”)相冷却时形成的介观结构的多样性由晶格的剪切重构和碳的扩散的相互作用决定。结合第一性原理计算与大规模的相场模拟,我们证明了一个决定性的作用,磁自由度的形成能量救济沿贝恩路径的“伽马”-“阿尔法”变换,因此,在这种相互作用。我们表明,有一个主要因素,即铁的磁性状态及其随温度的演变控制的转变的性质的变化。基于计算结果,我们提出了一个简单的模型,再现,在良好的协议与实验,最重要的曲线的相变在Fe-C,即,线相关的铁素体,贝氏体,马氏体转变的开始。模型内的相场模拟定性地描述了这些转换的典型模式。
2014-09-04 cond-mat.mtrl-sci
A review of the effects of chemical and phase segregation on the mechanical behaviour of multi-phase steels
在向更高强度合金发展的过程中,采用各种合金元素来提高其强度和延展性。这些元素在钢中有限的固溶度导致铸造过程中的偏析,这会影响整个下游加工,并最终影响成品的机械性能。虽然人们认为连续条带的存在会导致过早失效,但还无法验证这种联系。这对更高合金化、更高强度的钢造成了越来越大的风险,这些钢容易发生中心线偏析:因此,能够预测负载下多相钢(MP)的机械行为至关重要。本文综述了镀锌高强度钢的微观结构和性能,特别强调了其在汽车应用中的应用。为了了解带状的起源,在铸造和分配在固态的合金元素的偏析的起源将讨论随着(拉伸)载荷下的机械行为和损伤演变的影响。还将注意应用微观结构模型调整生产工艺,以抑制偏析对条带的影响。最后,在这项工作中使用的实验技术,以阐明结构和性能的理论和应用将被检查。
2016-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-scale study on core-shell Cu precipitation in steels: atom probe tomography and ab initio calculations
本研究结合APT、DFT和MD模拟,揭示了中锰钢中纳米级核壳Cu析出物的形成机制,发现Ni和Al在析出物外壳形成稳定共偏析以抑制Cu析出物生长,为开发Cu污染循环钢提供了理论方法。
2024-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Three-Dimensional Damage Characterisation in Dual Phase Steel using Deep Learning
具有多相微结构的高性能金属板在成形期间在组成相中但重要的是在这些相相交的地方遭受变形诱导的损伤形成。为了捕获在三维(3D)的物理过程中的损坏和其随机性质在变形过程中,两个挑战仍然有待解决:第一,桥接高分辨率分析到大尺度考虑统计数据,第二,在3D中表征与分辨率适合亚微米尺寸的空隙在大尺度。在这里,我们介绍了如何使用全景扫描电子显微镜(SEM),金相连续切片和深度学习辅助自动图像分析来实现这一目标。这将主动损伤机制的3D演变与数千个单独损伤部位的体积和环境信息结合在一起。我们还评估了2D分析中潜在的表面制备伪影。总体而言,我们发现,对于这里考虑的材料,双相(DP800)钢,马氏体开裂是占主导地位的,但不是唯一的起源变形引起的损伤和损伤密度的定量比较,金相制备可以诱导额外的表面损伤密度远远超过通常引起的单轴应变步骤之间。
2023-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Grain-level effects on in-situ deformation-induced phase transformations in a complex-phase steel using 3DXRD and EBSD
本研究利用3DXRD和EBSD原位观察复相钢中变形诱导马氏体相变,发现晶粒尺寸、取向和邻域影响γ稳定性,并验证了ε变体预测模型,为微观结构调控合金设计提供关键依据。
2023-11-07 cond-mat.mtrl-sci
An effective anisotropic visco-plastic model dedicated to high contrast ductile laminated microstructures: Application to lath martensite substructure
在特定类型的层状或片状微观结构如珠光体和板条马氏体中,塑性滑移有利地发生在平行于层间边界的方向上。这可能是由于形态和结晶取向之间的相互作用,或者更一般地,由于施加在塑性滑移上的约束,由于层状微观结构的几何形状。本文提出了一种基于微观力学,计算效率高,规模独立的模型,为特定类型的层状微观结构包含较软的层状,这是足够薄,被认为是离散的滑移面嵌入在一个矩阵表示较硬的层状。相应地,该模型被构造为各向同性粘塑性模型,该模型富含附加的取向相关的平面塑性形变机制。当所施加的负载投射在软膜的方向上时,该附加模式被激活,从而引起显著量的剪切应力。否则,塑性形变仅由模型的各向同性部分控制。所提出的模型的响应进行评估,通过比较直接数值模拟(DNS)的无限周期两相层压板。结果表明,该模型的屈服行为遵循相同的行为作为参考模型。据观察,所提出的模型是高度各向异性的,和各向异性的程度取决于之间的对比度的滑移阻力(或屈服应力)的平面模式与各向同性部分。然后,该配方被施加到模拟板条马氏体与层间薄奥氏体膜的子结构。将该模型应用于双相钢微观组织的细观模拟,并与标准各向同性模型和全晶塑性模型的结果进行了比较。
2022-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Tensile behavior of stainless steel 304L to Ni-20Cr functionally graded material: experimental characterization and computational simulations
本研究提出了一种功能梯度材料(FGM)的相组成和力学行为的实验和计算分析,从100体积%的304 L不锈钢(SS 304 L),100体积%的Ni-20 Cr(镍铬)在10体积%的增量梯度。通过从FGM的SS 304 L富集区和NiCr富集区提取拉伸试样来评价FGM的力学行为,其中前者表现为韧性方式,而后者相对较脆。富镍铬样品的脆性响应被解释为在该样品中的共晶FCC+BCC相的存在下,如通过Scheil-Gulliver模拟以及实验相和成分分析所确定的。通过有限元分析模拟与实验测量的应力-应变曲线和表面应变等值线的比较,确定了FGM的空间变化的屈服和流动行为。结果表明,SS 304 L/NiCr FGM中保持了SS 304 L的整体延性行为和NiCr的脆性行为,但脆性共晶相的形成进一步降低了其形成区域(90体积% NiCr/10体积%SS 304 L)内的延性。
2021-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Post-Heat Treatment Design of High-Strength Low-Alloy Steels Processed by Laser Powder Bed Fusion
在这项研究中,通过了解工艺-组织-性能关系,对增材制造的含铜高强度低合金(HSLA)-100钢进行了后热处理设计。采用热等静压(HIP)工艺对经激光粉末床熔合(LPBF)处理的HSLA-100钢进行处理,使其气孔率从3%降至1%以下。采用淬火速率法设计了热等静压工艺参数,使热等静压后的马氏体转变量最大。然后,引入循环再结晶的后热处理步骤,以有效地细化晶粒,补偿HIP后的粗化组织。最后,通过显微组织表征和显微硬度优化回火。与完工的HSLA相比,在后热处理期间具有定制的微观结构的HSLA的屈服强度增加了两倍。
2020-05-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Deep Learning for automated phase segmentation in EBSD maps. A case study in Dual Phase steel microstructures
电子背散射衍射(EBSD)为钢中相变产物的鉴别提供了重要信息。这项任务通常由专家执行,专家具有高度的主观性,需要时间和精力。在本文中,我们质疑卷积神经网络(CNN)是否能够从基于EBSD的数据中提取有意义的特征,以便自动对钢显微组织中的当前相进行分类。所选的研究案例是铁素体-马氏体的歧视和U-网络已被选为网络架构的工作。当输入原始方向数据时,已经获得了约95%的像素精度,而通过方向导出的参数(例如核平均方向误差(KAM)或图案质量)已经达到了约98%。与文献中其他可用的相位鉴别方法相比,本文提出的模型在更短的时间内提供了更高的精度。这些令人鼓舞的结果为研究更复杂的钢组织提供了可能性。
2021-11-26 cond-mat.mtrl-sci eess.IV
Martensite decomposition kinetics in additively manufactured Ti-6Al-4V alloy: in-situ characterisation and phase-field modelling
针对增材制造Ti-6Al-4V合金的非平衡α'马氏体组织性能缺陷,结合原位表征实验与高效相场模拟,揭示了其马氏体分解的动力学规律与组织演化特征。
2024-04-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effect of homogenization on precipitation behavior and strengthening of 17-4PH stainless steel fabricated using laser powder bed fusion
有效的后热处理对于在增材制造(AM)部件中实现高性能所需的微观结构至关重要。本文研究了均匀化对17-4PH钢组织-性能关系的影响。在17-4PH钢中观察到NbC、氧化物和ε-Cu的析出。为了设计最佳的后热处理,在1050 ° C下进行不同时间的均质化,然后在482 ° C下老化1小时。结果表明,均质化1小时后再进行时效处理,由于马氏体和原奥氏体晶粒细化,导致强度和塑性的最佳组合。热处理后的合金的拉伸性能得到了改善,超过了传统制造的17-4PH钢。通过对合金微观组织的综合分析,推测合金中的非共格ε-Cu析出相在均匀化过程中溶解,随后在时效过程中以共格富Cu团簇的形式重新析出。本研究表明,使用后热处理改变沉淀行为是一个有效的途径,以显着提高AM合金的机械性能。
2021-12-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Investigating the difference in mechanical stability of retained austenite in bainitic and martensitic high-carbon bearing steels using in situ neutron diffraction and crystal plasticity modeling
The Timken Company(铁姆肯公司);Chemical and Engineering Materials Division, Spallation Neutron Source, Oak Ridge National Laboratory(橡树岭国家实验室散裂中子源化学与材料工程部)
通过原位中子衍射和晶体塑性建模研究高碳滚动轴承钢中残留奥氏体的机械稳定性,发现贝氏组织中残留奥氏体在较低应变下开始转变为马氏体,而马氏体组织中奥氏体转变速率更高。
2018-07-17 cond-mat.mtrl-sci cs.NA math.NA
Hydrogen-induced fast fracture in a 1.5 GPa dual-phase steel
本研究通过实验揭示1.5 GPa双相钢在氢预充下的氢脆机制,提出氢致快速断裂模型,阐明氢扩散与裂纹速度对脆性断裂的协同作用。
2025-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Design of a V-Ti-Ni alloy with superelastic nano-precipitates
应力诱发的马氏体相变使亚稳合金能够表现出增强的应变硬化能力,从而改善可成形性和韧性。然而,正如从相变诱发塑性(TRIP)钢中所熟知的,由于其固有的脆性,所得的马氏体可以限制延展性和疲劳寿命。在这项工作中,我们探索了一种合金设计策略,利用应力诱导马氏体相变,但不保留马氏体相。这种策略是基于超弹性纳米析出物的引入,其在初始应力诱导的正向转变后表现出反向转变。为此,利用从头算模拟和热力学计算,我们设计并制备了V45 Ti 30 Ni 25(at%)合金。在该合金中,TiNi作为纳米沉淀物均匀分布在韧性富V基心立方(bcc)β基质内,以及作为较大的基质相存在。我们使用各种扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)的方法,其特征在于所产生的合金的微观结构。通过拉伸试验证明了合金的体力学性能,并且通过原位TEM微柱压缩实验、原位高能衍射同步加速器循环拉伸试验、压痕实验和差示扫描量热法实验证实了TiNi形貌中的可逆转变。观察到的转变途径和变量的影响相稳定性进行了严格的讨论
2021-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Chemical heterogeneity enhances hydrogen resistance in high-strength steels
本研究提出利用微观结构中的化学异质性(富锰区)局部增强抗裂性和氢捕获能力,使高强度钢的抗氢脆性能提升两倍,且不损失强度与延展性。
2023-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Comparison of PM-HIP to Forged SA508 Pressure Vessel Steel Under High-Dose Neutron Irradiation
本研究对比了高剂量中子辐照下 PM-HIP 与锻造 SA508 压力容器钢的性能,发现 PM-HIP 虽硬化与脆化略高,但延展性相当且机制与成分相关,为其核规范认证提供了依据。
2023-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Microstructure quality control of steels using deep learning
Fraunhofer Institute for Mechanics of Materials IWM(弗劳恩霍夫材料力学研究所);Schaeffler Technologies AG & Co. KG(舍弗勒技术股份两合公司)
针对钢材显微组织人工评级主观性强的问题,提出深度学习图像分类方法,实现马氏体/贝氏体子类型及针片长度的客观自动识别,并通过可解释性分析评估泛化能力。
2023-06-01 cond-mat.mtrl-sci cs.AI
MatSegNet: a New Boundary-aware Deep Learning Model for Accurate Carbide Precipitate Analysis in High-Strength Steels
Department of Mining and Materials Engineering, McGill University(麦吉尔大学采矿与材料工程系);Department of Mechanical Engineering, McGill University(麦吉尔大学机械工程系)
MatSegNet通过深度学习模型实现高强钢中复杂轮廓碳化物的精确分割与定量分析,揭示LB和TM在碳化物特性上的相似性,挑战传统碳化物取向区分方法。
2026-03-23 cond-mat.mtrl-sci cs.CV cs.LG
Detecting secondary-phase in bainite microstructure through deep-learning based single-shot approach
本研究提出一种基于深度学习的单次目标检测算法,通过回归模型有效识别贝氏体微观结构中影响机械性能的马氏体-奥氏体岛屿,实现可扩展的自动化二次相检测,并揭示了传统分类方法的不足。
2025-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Pressure-Induced Martensitic Phase Transformation and Microstructure Evolution in nanograined $\text{Fe}\text{-}7\%\text{Mn}$ Alloy
Iowa State University(爱荷华州立大学);Argonne National Laboratory(阿贡国家实验室)
研究通过高压技术揭示了铁-7%锰纳米晶合金在压力下的马氏体相变及微结构演变,发现压力驱动从体心立方相到六方相的转变,并揭示了晶粒尺寸和微应变的变化规律。
2026-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Automated Segmentation of Large Image Datasets using Artificial Intelligence for Microstructure Characterisation, Damage Analysis and High-Throughput Modelling Input
针对阈值法难以分割复杂显微组织的问题,提出基于 nnU-Net 与 GAN 的两种 AI 分割方法,并在双相钢 SEM 图像中验证其泛化性及面向表征、损伤分析和有限元建模的价值。
2024-03-01 cond-mat.mtrl-sci