钢中合金元素与界面间的相互作用对相变动力学的影响

The interaction between interface and alloying elements directly affects transformation kinetics and determines the evolution of microstructure during the phase transformations in steels, and it is regarded as an important part in the study of microstructure control theory in steels. Until now, the interaction between interface and alloying elements is not well understood, and it leads to considerable discrepancies in the understanding of many key issues in the field of phase transformations, of which the physical origin of incomplete transformation phenomenon is the most controversial one. In this project, the effect of Nb and Mo on the kinetics of ferrite and bainitic ferrite transformation will be quantitatively investigated using in-situ dilatometry and metallographic analysis. A comparison between experiments and model calculations will be made to reveal the physical origin of incomplete transformation phenomenon and discuss the difference in the mechanism of ferrite and bainitic ferrite transformation. This project will further improve the understanding of the interaction between interface and alloying elements and its effect on transformation kinetics, and provide theoretical and experimental rationale for microstructure control in steels.

钢的相变过程中，界面与合金元素间的相互作用直接影响着相变动力学，从而决定着组织演化过程，是钢的组织调控理论研究的重要组成部分。到目前为止，学术界对界面与合金元素间相互作用的认识尚不清楚，因此在一些关键相变问题的认识上存在较大分歧。其中，不完全转变现象的物理本质是最具争议的问题之一。本课题将结合热膨胀仪和金相法定量研究Nb和Mo与界面间的相互作用对铁素体和贝氏体铁素体转变动力学的影响, 并与模型计算进行对比，揭示不完全转变现象的物理本质，探讨铁素体相变和贝氏体铁素体相变机制的异同。本课题将会进一步完善我们对界面与合金元素间的相互作用以及其对相变动力学影响的认识，为钢中的组织调控提供理论和实验依据。

钢铁相变过程中，界面与合金元素的相互作用直接影响相变动力学，从而决定组织演化过程和服役性能，是先进钢铁材料组织调控理论研究的重要组成部分。目前为止，学术界对界面与合金元素间相互作用的认识尚不清楚，在一些关键相变问题的认识上存在较大分歧。.本项目通过第一性原理计算、相场模拟、热动力学集成计算等多尺度模拟计算方法，结合热膨胀仪、扫描电镜、X射线衍射、纳米俄歇电子探针等实验表征手段，对钢中多种相变过程中合金元素与界面间的相互作用对相变动力学的影响进行了深入研究。.以一系列二元模型合金为研究对象，利用相场方法实现了合金元素在迁移界面偏聚的动态模拟，阐明了经典理论重要基础假设——稳态假设的局限性；阐明了Fe-X二元合金中铁素体-奥氏体和奥氏体-铁素体相变的模式转变及其特点，导出了界面关键参数——本征迁移率的参考值。.研究了Mo、Nb等合金元素对铁素体/贝氏体相变动力学的影响。通过理论模型结合实验验证，阐明了Fe-C-Mo合金中贝氏体不完全转变的物理本质；通过循环相变方法巧妙实现了NbC弥散析出与奥氏体/铁素体迁移界面的相互作用，建立理论模型对析出对界面的定轧能力进行了深入的定量分析。.以先进高强度钢为研究对象，阐明了Mn的局域配分对Q&P钢淬火-配分过程中C配分和马氏体/奥氏体界面迁移的影响，系统解释了长期以来学界对马氏体/奥氏体界面迁移方向实验结果的分歧；建立了普适的热动力学集成计算模型，阐明了TRIP钢和Q&P钢中亚稳奥氏体体积分数及其碳含量随成分、温度等关键参数的变化规律，对先进高强度钢的组织调控具有重要的指导意义。