超急速加熱過程中的鋼鐵料組織變化觀測,可望促進鋼鐵材料的高性能化、高品質化

 

刊登日期:2019/12/26
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日本製鐵公司與理化學研究所成功地在超急速加熱過程中,對鋼鐵材料瞬間的組織變化進行了定量觀測。雖然過去已經有在1秒內數℃加熱速度狀況的觀測實績,但此次是世界第一次捕捉到以1秒內1萬℃的加熱速度,從麻田散鐵(Martensite)轉變成沃斯田鐵(Austenite)之微視過程中的相變化(Phase Transformation)。由於溫度上升至極限所產生的超高速組織變化仍屬於未知的領域,因此此次的研究成果將可望促進鋼鐵材料更進一步的高性能化、高品質化。

鋼鐵製程中,加熱、冷卻的速度是決定材料性能極其重要的參數,然而要對溫度迅速變化時的原子擴散或是組織變化進行觀察具有難度,在物理上、速度論方面的理解仍有待突破。為了實現鋼鐵材料的高品質化,對於從麻田散鐵轉變成沃斯田鐵之相變態的微視過程中的動作理解、精密控制,就變得相當重要。

而由日本製鐵、理化學研究所、大阪大學及高輝度光科學研究中心所組成的研究團隊,就利用擁有0.1 nm以下、世界最短波長之雷射振盪能力的先進X射線自由電子雷射設施「SACLA」,對超急速加熱的麻田散鐵的組織變化進行觀察。從差排密度(Dislocation Density)、碳濃度的觀點而言,發現對具有麻田散鐵組織的鋼鐵施以急速加熱處理的情況下,組織回復與再結晶化受到抑制,且並非是擴散相變化(Diffusion Transformation),而是經過了塊狀相變化(Massive Transformation),進而形成微細的組織。

此次的研究成果,不僅是在工業範疇,在學術領域亦相當重要,透過鋼鐵材料組織形成相關的差排,或是對碳的立即觀測所得到的資訊,對於今後鋼鐵材料的高性能化、高品質化,或是新合金、新製程的開發,將可望帶來更多新的進展。


資料來源: 化學工業日報 / 材料世界網編譯
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