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金属碳化物作为钢铁材料中的硬质相,在工件服役的过程中必将发生弹塑性变形与断裂,对材料的宏观性能产生很大的影响。深入研究碳化物的塑性变形行为,检测变形对其力学性能的影响,探索塑性变形机制,将有助于开发新的工程材料的强化方法,具有重要的学术价值和工程应用前景。本文选取高铬铸铁中的M7C3碳化物为研究对象,主要在450°C对高铬铸铁压缩变形,测定了温变形前后(Fe,Cr)7C3碳化物的显微维氏硬度,应用XRD、SEM、TEM、HRTEM和第一性原理等分析手段系统地观察了温变形前后(Fe,Cr)7C3碳化物的变形行为,综合分析了其硬化机制。结果表明,450°C压缩变形15%和20%后,高铬铸铁试样的(Fe,Cr)7C3碳化物的显微维氏硬度值分别为1766.20 HV和1793.50 HV,相对于原试样中的碳化物硬度值1695.36 HV,分别提高了4.2%和5.8%,这表明温变形使(Fe,Cr)7C3碳化物发生加工硬化。TEM观察发现,温变形时(Fe,Cr)7C3碳化物中有位错和变形孪晶生成,随着变形量的增加,位错交滑移,形成滑移带;HRTEM分析结果表明温变形时(Fe,Cr)7C3碳化物中产生的刃型位错的柏氏矢量为1/3]0112[,滑移面为(0001)面。XRD和TEM菊池衍射图分析认为,温变形时(Fe,Cr)7C3碳化物发生晶格畸变,体现为晶格收缩,晶格常数a值对应的晶格畸变为2.0%。当应变较大时,(Fe,Cr)7C3碳化物发生剪切扭转变形,形成扭转亚晶界,通过菊池衍射图和高分辨图像中的莫尔条纹测定出碳化物的扭转角分别达到5.4°和9.4°。综合XRD、TEM和HRTEM分析以及广义层错能计算可以得出温变形时(Fe,Cr)7C3碳化物硬化机制为晶格畸变、剪切扭转,生成位错和亚晶界,位错在切应力作用下发生滑移和交滑移。