添加鋁元素對超級變韌鐵之組織發展影響研究

The Microstructure Development of Al-containing Superbainite Steels

蔡宜良(Yi-Liang Tsai)

指導教授 ： 楊哲人

國立臺灣大學/工學院/材料科學與工程學研究所/碩士(2011年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2011.00089

摘要

傳統的上變韌鐵在次平板間會產生硬脆的雪明碳鐵，在鋼鐵中添加約2 wt%的矽(Si)，並在過冷度大之環境下可以生成無碳化物析出之變韌鐵。此種組織主要由變韌鐵與富含碳的殘留沃斯田鐵所組成，並藉由大量的差排強化，因此具有良好的韌性與強度，稱為超級變韌鐵。在剪切相變態的機制中，由於周遭沃斯田鐵的塑性變形調適，形成的超級變韌鐵尺度約為40奈米。這種微小尺度的組織結構，造成了高強度的機械性質。殘留沃斯田鐵因具有高的碳濃度及高密度的差排造成的機械穩定，可被保留至室溫，帶給材料良好的韌性。但對商品化而言，先前研究指出長達5天甚至更多的熱處理時間，是為其缺點。本研究著重在鋁元素及矽元素對超級變韌鐵相變態速率的影響。矽元素會造成固溶強化，使得基地組織強度增高，本研究減少矽元素含量，檢視鋼材硬度結果達到穩定硬度的時間明顯的縮短，但也損失約7%左右的硬度。鋁元素亦會造成固溶強化，對超級變韌鐵相變態初期造成負面影響，但其固溶強化程度並無矽元素來得高。添加鋁元素增加超級變韌鐵相變態反應自由能差所帶來的另一效應，在超級變韌鐵束狀組織增多後能以更快的速率進行相變態。本研究三個成份試片皆在3天至5天後達到飽和狀態，但添加2 wt%鋁元素，在最終穩定狀態使得超級變韌鐵體積分率上升4個百分比。

關鍵字

穿透式電子顯微鏡 ； 相變態 ； 變韌鐵 ； 鋁 ； 矽

並列摘要

無資料

並列關鍵字

Transmission Electron Microscopy(TEM) ； displacive phase transformation ； bainite ； aluminum ； silicon

參考文獻

1. Davenport, E.S. and E.C. Bain, Transformation of austenite at constant subcritical temperatures. Transactions of the American Institute of Mining and Metallurgical Engineers, 1930. 90: p. 117-154.

2. Caballero, F.G., et al., Design of novel high strength bainitic steels: Part 1. Materials Science and Technology, 2001. 17(5): p. 512-516.

3. Caballero, F.G., et al., Design of novel high strength bainitic steels: Part 2. Materials Science and Technology, 2001. 17(5): p. 517-522.

4. Bhadeshia, H.K.D.H., Worked Examples in the Geometry of Crystals. The Institute of Metals. 1987. p.56.

5. Aaronson, H.I. and C. Wells, SYMPATHETIC NUCLEATION OF FERRITE. Transactions of the American Institute of Mining and Metallurgical Engineers, 1956. 206(10): p. 1216-1223.