【摘 要】
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含铜高强钢广泛应用于航天、船舶和汽车等国民经济的重要领域。钢中富Cu相和NiAl相形成的复合析出相比单一形核在有效强化钢的同时而不降低塑性,是新型高强钢的重要强韧化手段。但是复合析出相的形成顺序和结构演变及钢中常见的碳化物对复合相析出的影响仍不明晰。本文主要研究了 Fe-2wt.%Cu模型合金及Fe-2wt.%Cu-5wt.%Ni-3wt.%Mn-1.5wt.%Al 和 Fe-2wt.%Cu-5w
【基金项目】
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国家自然科学基金委员会项目（项目编号:51474066）；
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含铜高强钢广泛应用于航天、船舶和汽车等国民经济的重要领域。钢中富Cu相和NiAl相形成的复合析出相比单一形核在有效强化钢的同时而不降低塑性,是新型高强钢的重要强韧化手段。但是复合析出相的形成顺序和结构演变及钢中常见的碳化物对复合相析出的影响仍不明晰。本文主要研究了 Fe-2wt.%Cu模型合金及Fe-2wt.%Cu-5wt.%Ni-3wt.%Mn-1.5wt.%Al 和 Fe-2wt.%Cu-5wt-%Ni-3wt.%Mn-1.5wt.%Al-lwt.%Mo 两种多组元含铜钢的时效析出及性能,使用光镜、透射电镜和三维原子探针等观察了基体组织及析出相形貌和成分演变,明确了 Mo对复合相强化的影响机理,为含铜强化钢的开发奠定理论基础。主要结论如下:（1）Fe-Cu钢中富Cu相形核激活能为97.3KJ/mol,粗化激活能为182.6KJ/mol;Fe-Cu-Ni-Mn-Al钢中复合析出相形核激活能为74.1KJ/mol,粗化激活能为187.7KJ/mol。（2）固溶和时效后Fe-Cu钢基体组织都为铁素体,晶粒尺寸100μm左右;Fe-Cu-Ni-Mn-Al和Fe-Cu-Ni-Mn-Al-Mo钢固溶后组织都为马氏体,时效后马氏体分解转变成多边形铁素体,晶粒尺寸分别为30μm和15μm。时效时间对三种钢的晶粒长大无明显影响。（3）富Cu相和NiAl相都可独立形核,但更倾向于在异质界面形核,两种形核核心形成后排斥异相富集元素,使两个核心在富集过程中逐渐远离,形成相邻结构复合析出相。在复合析出相粗化后,逐渐形成NiAl相外壳包裹富Cu相核心的核壳结构。（4）Mo强烈阻碍Cu、Mn扩散,导致Fe-Cu-Ni-Mn-Al-Mo钢时效进程和复合相元素变化滞后。由于Cu的扩散被抑制,导致前期NiAl相异质形核点不足,但NiAl相均匀形核比Fe-Cu-Ni-Mn-Al钢多。时效过程中复合析出相析出顺序:富Cu相+NiAl相一Cu/NiAl相邻结构复合相+NiAl相一NiAl壳/Cu核心核壳结构粗化相。（5）Mo2C析出为异相形核,且落后于复合析出相。时效前期其由于尺寸很小强化作用不能弥补固溶强化的下降,中期和后形成的NiAl相一起长大后部分弥补了最初复合析出相的粗化;后期Mo2C和NiAl相粗化加速了硬度的下降。
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