标题: 铁铝锰铬矽(碳)合金相变化
Phase Transformations in Fe-Al-Mn-Cr-Si-(C) Alloys
作者: 刘增丰
LIU TZENG-FENG
交通大学材料科学与工程系
关键字: 铁铝锰合金;相变化;史宾诺多分解反应;连续规律化相变态;κ′-相;D03 相;α-Mn;β-Mn;L-相
公开日期: 2004
摘要: 本计画的主要目的有:【一】探讨铬及碳元素的添加含量对铁铝锰合
金显微组织的影响。【二】研究矽及碳元素的添加含量对铁铝锰铬合金显
微组织的影响。
过去已有许多国内外专家学者不断的研究以铁铝锰合金来取代传统
的铁镍铬系不锈钢的可行性,在他们的研究中发现铁铝锰合金在高温环境
中具有优异的抗氧化能力,但其在常温下的耐腐蚀能力虽然较一般碳钢来
的好,却远不及于传统的铁镍铬系不锈钢。与传统的不锈钢比较铁铝锰合
金在电化学腐蚀研究的极化曲线中并没有明显的钝化区以及具有较高的
腐蚀电流。有藉于此,许多学者将铬、矽合金元素分别添加或一起添加在
铁铝锰合金中用以改善其抗腐蚀能力。从许多学者的研究报告证实,在铁
铝锰合金中添加铬、矽合金元素的确能明显的增加其抗蚀能力,更有学者
指出,适当的添加铬、矽合金元素含量能使铁铝锰合金具有与肥粒体系不
锈钢相当的抗蚀能力。但是,在许多研究中却发现铬、矽合金元素的添加
对于铁铝锰合金原本高强度高韧性优异的机械性质有相当不利的影响。然
而,到目前为止有关于其合金显微结构之研究却相当的少。因此,本计画
将深入探讨铬及矽合金元素添加含量对铁铝锰(碳)合金显微结构的影响及
其合金相变化。
在过去的研究中,我们开发出铁铝锰热轧合金钢板专利[已获中华民
国、韩国、日本、加拿大、美国、法国、英国和德国专利]以及成功开发
铁铝锰合金锻造型及精密铸造型国防产品及高价位高尔夫球头,并已将铁
铝锰合金高尔夫球头量产技术转移于世界第一、第二和第四大高尔夫球头
制造商复盛公司(第一)、钜明公司(第四)及明安公司(第二),另外,在相
变化研究上亦有几项重要发现:
【一】我们经由穿透式电子显微镜的分析发现,铁-9.1 铝-29.9 锰-2.9 铬合
金在淬火状态下为沃斯田铁和肥粒铁双相组织。此合金经350℃~980℃时效处理后,在沃斯田铁基地内并无任何析出物。然而,在
肥粒铁基地内可以发现 D03,A12-αMn 及A13-βMn 等三种析出
物。其中D03 是一种具有晶格常数0.578nm 的规律相结构,与肥粒
铁的方向关系为(002)D03//(002)α及[110]D03//[110]α。A12-αMn 为体心
立方结构,晶格常数为0.889nm,与肥粒铁的方向关系为(001)α-Mn
//(001)α及[110]α-Mn //[110]α,利用穿透式电子显微镜明视野和选择区
域绕射方法鉴定,我们发现α-Mn 析出物在肥粒铁基地内是以{110}
平面为相间界面的十二面体,此合金在430℃至450℃做时效处理
时,α-Mn 析出物周围均环绕着D03 规律相。A13-βMn 为简单立
方结构,晶格常数为0.630nm,在肥粒铁基地内以魏德曼结构
(Widmanstatten structure)析出,与肥粒铁的方向关系为<100>
/26°。当此合金在410℃至950℃作时效处理后,其显微结构的变化
依序为(α+D03)+γ→(α+D03+A12-αMn)+γ→(α+ A12-αMn)+γ
→ (α+A-13 βMn) +γ→α+γ。因此,本计画将延续这项研究,
深入探讨当铬含量介于3%~10%及碳含量介于0%~1.5%时铁铝锰铬
及铁铝锰铬碳合金之显微结构及相变化。
【二】矽元素添加对铁铝锰碳合金相变化影响方面。我们发现矽元素添加
在铁-9.0 铝-30.5 锰-1.2 碳合金与铁-10 铝-30 锰-0.5 碳合金中,会促
使κ′-相碳化物于淬火过程中藉由节点分解反应于沃斯田铁基地内
整合析出。若矽元素添加量超过1.0wt%时,亦会促使(α+D03)在沃
斯田铁晶界上产生,其中D03 相是藉由α→B2→D03 连续规律化于
淬火过程中形成。另外,当铁-28.6 锰-9.8 铝-0.8 矽-1.0 碳合金于600℃
至750℃进行较长时间的时效处理后,在沃斯田铁晶界上会有
γ→κ+D03 相分解反应发生。而时效温度提高至800℃,则晶界上的
相分解变为γ→κ+B2。若温度升高至825℃时,晶界上只能观察到
B2 相,当合金成分为铁-7.8 铝-29.5 锰-1.5 矽-1.05 碳时,将合金于
550℃~825℃作较长时间的时效处理后,其晶界上的相分解反应为
γ→κ+D03。显然,矽元素的添加将提高B2→D03 相变态的转换温度
官方说明文件#: NSC93-2216-E009-028
URI: http://hdl.handle.net/11536/91508
https://www.grb.gov.tw/search/planDetail?id=1028144&docId=195625
显示于类别:Research Plans


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  1. 932216E009028.pdf

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