文章编号： （(""#） !""#$"%&’ "!$""(’$"’
高锰钢加工硬化机理研究
王建华，任立军 （中南大学 机电学院，湖南 长沙 ’!"")#）
摘 要：介绍了关于高锰钢加工硬化机理的几个假说： 形变马氏体硬化假说、 孪晶硬化假说、 高位错密度硬化假说、 动态应变时效硬化假说、 综合作用硬化假说、 *+ , -. , / 原子团硬化假说。 穆斯堡尔谱实验、 电子探针等方法进行研究分析后认为， 上述 通过对高锰钢进行 01-、 21-、 1345、 几种机理在不同的条件下都对高锰钢加工硬化起不同程度的作用， 同时也发现， 随高锰钢中的 -.、 高锰钢表现出更好的加工硬化能力， 我们同意是由于对高锰钢加工硬化起主要作用是 / 含量增加， 原子团而引起的。 *+ , -. , / 关键词：高锰钢；加工硬化；机制 中图号： 267 文献标识码：4 ! 引言 高锰钢是在强冲击工况下具有高强度、 高塑性、 韧性好、 特别耐磨的一种材料。从理论上解释高锰 钢加工硬化现象还存在不少的疑点， 至今还没有一 种很完美、 能得到各方面接受的理论来很好地解释 高锰钢的加工硬化现象。下面将就这个问题做一些 简单的研究和探讨。 " 形变诱发马氏体相变硬化假说 形变诱发马氏体相变硬化假说认为奥氏体高锰 钢加工硬化的原因是由于高锰钢形变诱发高锰钢中 的奥氏体转变成马氏体
［&， !"］ 点 。文献 ［#］ 在研究高锰钢中奥氏体的稳定性
与形变能力时提出奥氏体高锰钢由于层错能低， 在 形变过程中容易形成层错， 在层错处会出现! 马氏 体或形成形变孪晶，但是并不容易出现" 马氏体，
!CCC V ［!" ］ XMNJRJ -<X4:1， 2JR+YGRH <@4?4， XHUYGRGFH @<08<:4\4， <RMNJKH @>B<， 2+NUMJRG :42> 4 0NMLF H. *DHI IGNYG. NY+ *DHI ]JUUJS+ HW J. ［ B］ 4[GJD *DHI *J. 1^MGOO+L IGNY 4GK$U+OJKJNHK V ?MDD+NG. HW B0-1， =HD V (&， @HV (7C， >QNHE+K !&)C， OO##&’ , #’"! V ［!!］ X -GFJR+， 2V <.JEJ， 2V :JNH <TOKHP+T+.N HW Z.UNJED+ /YJKJQN+KGUNGQU HW ［ B］ J. 4[GJD *DHI *J. EF 4GK$U+OJKJNHK 1^MGOT+.N A 2KJ.U HW 40-1， BHMK$ .JD HW *DMGLU 1.SG.++KG.S， =HD V !"&， -JK， !&)%， OO#% , ’"A 作者简介：王晓东 （!&%’ , ） ， 江苏徐州人， 在读硕士研究生， 主 要从事流体机械理论及应用方面研究 A 2+D： "7!C , #))77!!， 1$TJGD： [$ L$IQMTN_ UG.JV QHTV
错缠结或三维网络， 位错在某一滑移面运动时会以 不同的角度穿过此滑移面并与其他的位错形成林位 错。此时由于位错间的弹性相互作用使位错运动受 阻； $位错相互作用形成胞状结构或亚晶粒互相锁 住， 同时胞壁成为位错运动的障碍。 （<） 第 < 阶段开 始后， 足够高的应力使被阻挡的位错借助于交滑移 而运动。 当高锰钢受到外加载荷作用时由于 ’( 的原子 在正刃位错的上半边 （受 半径大于 ./ 的原子半径， 压缩边） 交互作用能是正值， 溶质原子受到排斥； 而 在下半边 （受压缩边） 交互作用是负值。在发生形变 时溶质原子 ’( 会被吸到位错附近。 * 原子处于 " ［#， ［" @ !， 间隙位置上。对点阵 - ./ 的 #， " @ !］ " @ !， #］ 造成不对称的畸变， 与螺位错发生交互作用。 ’(、 * 原子与位错的交互作用它们将聚集在位错附近以降 低体系的畸变能， 形成所谓溶质原子气团 （柯垂尔气 团） 。当发生塑性变形时气团会阻止位错的运动， 引 起加工硬化现象。’(、 * 这两种溶质原子还会与位 错发生电交互作用， 自由电子会从点阵受压地区移 至受张地区， 形成了局部电偶极。 ’( 原子与 ./ 原 子的价电子不同， 自由的电子会离开而形成正离子， 与位错之间会产生短程的静电相互作用。 ’(、 *原 子与位错之间还有 ABCB6D 交互作用使扩展位错形成 层错区局部的偏聚， 也会阻碍位错的移动， 同时随层 错能的下降， 扩展位错会加宽， 也产生强化作用。要 使高锰钢发生塑性形变必须克服上述所有阻碍位错 运动的力， 就必须消耗一定的能量才能实现， 而这在 宏观上就表现为加工硬化现象。 # 动态应变时效硬化假说 晶体之所以能发生塑性变形是由于位错运动引 起的， 据此动态应变时效硬化假说认为， 晶体发生塑 性变形时溶质原子受到与位错周围扭曲的原子结构 所伴生的高能应变能的影响， 将被吸引到位错中心 处形成 “柯氏气团” ， 使系统的应变能降低并对位错 的运动起钉扎作用， 即产生了动态应变时效强化效 应， 从而导致了加工硬化现象的出现。奥氏体锰钢 的穆斯堡尔谱试验显示出其冷加工时碳原子的群
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
收稿日期： (""($"&$(#
!"# $%$&"’()*$+ (#,"%-. .,’-/ 01%’, 02*03 43%5 40$
71.,=0>,： 4QNGP+ QH.NKHD T+NYHL J.L OJUUGP+ QH.NKHD T+NYHL NH +KJLGQJN+ NY+ YMTO ‘H.+ HW J[GJD WDHI WJ. JK+ J.JDF‘+L G. NYGU JKNGQD+ V -+KGNU J.L L+W+QNU HW UHT+ RG.LU HW T+NYHLU JK+ QHTOJK+L V <N GU LGWWGQMDN NH K+JDG‘+ .H.$YMTOG.S EF T+J.U HW .MT+KGQJD QJDQMDJNGH. J.L TJ.M$ JQNGP+ QH.NKHD T+NYHL M.L+K NY+ QMKK+.N QH.LGNGH. HW G.N+K.JD WDHI NY+HKF HW WDMGL TJQYG.+， WJQNMKG.S JKN V 0H NY+ .H.$YMTOG.S K+U+JKQY +TOYJUGU HW J[GJD WDHI WJ. UYHMDL E+ ODJQ+L H. NY+ OJUUGP+ QH.NKHD T+NYHLU G. NY+ .+JK WMMK+ V ： ?#/ 5%=-. J[GD WDHI WJ.；YMTO ‘H.+；JQNGP+ QH.NKHD；OJUUGP+ QH.NKHD 万 方数据
6789 :*0%&-%$+! ， ;7 <%$+&."0$( ， 6789 90$+( （!A /YG.J Z.GP+KUGNF HW -G.G.S J.L 2+QY.HDHSF，5M‘YHM ((!"")， /YG.J； ( V *MUYM. ?KJ.QY HW /+.NKJD /HJD ;+U+JKQY <.UNGNMN+，*MUYM. !!#""!， /YG.J）
。由于两者的体积不同，
后者的体积较大产生了膨胀阻碍滑移面滑移引起
［’］ 蔡娜， 钟芳源 A 轴流式弯掠动叶变工况气动— — —声学性能的实验 研究 ［ B］ （#） ： A 工程热物理学报， !&&C， () , #"A ［7］ 蔡娜， 李地， 钟芳源 A 新型弯掠动叶风机性能实验 ［ B］ A 流体机械， （!!） ： !&&C， % , !"A ［C］ 刘富武， 杜朝辉， 钟芳源 A 轴流通风机动叶前弯对扩大稳定工况 的试验研究 ［ B］ （C） ： A 风机技术， !&&&， 7 , )A 土 ［%］ 郭绪 土 ， 愈茂铮 采用端壁边界层抽吸方法抑制叶栅二次流的 A 土 效果分析 ［ B］ （C） ： A 工程热物理学报， !&&&， (#! , (#’A ［)］ 6 = 0+DEF， B / 9G.， * 6 8HIJKL 2MKEMD+.N *DHI 0+OJKJNGH. /H.NKHD HP+K J ［ B］ ?JQRIJKL$*JQG.S ;JTO =GJ 2KJ.UP+KU+ J.L 0I+ON 6KHHP+U V 2KJ.U HW 40-1， BHMK.JD HW *DMGLU 1.SG.++KG.S， =HD V !!(， BM.+， !&&"， OO(#) , (’" V ［&］ XMNJRJ -<@X4:1， <RMNJKHY @>B<， XHUYGRGFH @<08<:4@4， 0MUMTM -Z$ ;424 2Y+ O+KWHKTJ.Q+ /YJKJQN+KGUNGQ HW J. 4GK$U+OJKJNHK HW 4[GJD *DHI ［ B］ *J. V ?MDD+NG. HW B0-1， =HD V ()， @HV (’(， 4MSMUN !&)7， OO!C7& ,