【摘 要】
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本文以Fe-15Mn-10Al-0.8C-5Ni低密度钢铸锭为研究对象,进行了固溶处理、热压缩、自由锻造等实验。采用金相分析、DSC热分析、XRD分析、激光共聚焦分析、扫描电镜分析等手段,对Fe-15Mn-10Al-0.8C-5Ni铸锭在固溶处理、热压缩、锻造过程中组织的演变进行了研究。确定了此种低密度钢的铸态组织结构,及其热处理组织中奥氏体的晶粒长大规律。主要研究结果如下:（1）Fe-15Mn-
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本文以Fe-15Mn-10Al-0.8C-5Ni低密度钢铸锭为研究对象,进行了固溶处理、热压缩、自由锻造等实验。采用金相分析、DSC热分析、XRD分析、激光共聚焦分析、扫描电镜分析等手段,对Fe-15Mn-10Al-0.8C-5Ni铸锭在固溶处理、热压缩、锻造过程中组织的演变进行了研究。确定了此种低密度钢的铸态组织结构,及其热处理组织中奥氏体的晶粒长大规律。主要研究结果如下:（1）Fe-15Mn-10Al-0.8C-5Ni低密度钢的铸态组织为奥氏体+δ-铁素体双相树枝晶结构。δ-铁素体的是在合金熔炼过程中发生包晶反应形成的,其熔点约为1320℃,而合金熔点约为1420℃。（2）Fe-15Mn-10Al-0.8C-5Ni铸锭中的δ-铁素体可通过固溶处理消除,在1150℃和1200℃下保温达到或超过6 h,以及在1250℃下保温达到或超过4 h,可以使δ-铁素体完全消除。同样的固溶处理工艺对Al含量更高的Fe-15Mn-15Al-1C-5Ni铸锭不适用,无法消除其δ-铁素体或使奥氏体多边形化。（3）Fe-15Mn-10Al-0.8C-5Ni铸锭中的奥氏体在热处理过程中,在其形态从枝晶变为等轴晶并随着温度升高、保温时间延长而长大。长大过程中,当保温时间达到或超过4 h后,晶粒会发生明显的粗化,且在晶粒内部和晶界上分别有κ-碳化物析出。根据Sellars模型计算出奥氏体晶粒长大的激活能为365 kJ/mol。（4）Fe-15Mn-10Al-0.8C-5Ni铸锭在高温锻造并水淬后,其组织明显分化为边部、芯部和过渡区域三个部分,其中芯部的δ-铁素体得到细化,分布在奥氏体晶界上;而奥氏体发生了再结晶,产生了细小的等轴晶和退火孪晶。边部的δ-铁素体已经消失;奥氏体发生了氧化脱碳,其晶粒尺寸远大于芯部的奥氏体并具有多变形化的晶界。此外,边部的奥氏体晶粒中能观察到有κ-碳化物的析出。Fe-15Mn-15Al-1C-5Ni铸锭在同样的锻造条件下,组织未出现奥氏体的再结晶组织或粗大的晶粒,而δ-铁素体仍以网状组织沿流变应力方向分布在奥氏体基体上,抑制了芯部奥氏体的等轴化和边部奥氏体的多边形化。（5）Fe-15Mn-10Al-0.8C-5Ni铸锭中的Ni元素可以提高奥氏体的层错能,通过Olson-Cohen模型计算的结果低于JMatpro程序的计算结果。在热压缩组织中可以观察到少量细小的δ-铁素体,推测这种细小的组织是在Ni元素和加热变形条件的共同作用下产生的。
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