基于CALPHAD 的过共晶铁基合金相析出规律研究与初生碳化物含
过共晶高碳高铬铁基耐磨合金因其良好的耐磨性，被广泛研究。该合金的耐磨性 主要取决于其组织中含有大量的M=(Cr, Fe)7C3 碳化物。目前，高校和相关企业的研究人员 通过定性试验的方法，在该类合金中加入Ti、V、Nb 等微合金元素，细化合金中M=(Cr, Fe)7C3 碳化物，从而改善耐磨性能。然而，当其成份变化时，其性能也随之发生变化。因此，研究 该类铁基耐磨合金的相析出规律，并对预测其性能是非常必要的。CALPHAD (CALculation of PHAse Diagrams) 方法多用于研究合金的平衡相图以及相析出规律。此外，这种方法也可以 用来进行合金成份设计与组织预测。然而，这种研究方法只反映了理想状态下，该类合金平 衡态相转变规律。试验结果与平衡态计算结果关系如何，报道极少。本文通过试验和CALPHAD 方法，对铁基耐磨合金的相析出规律进行比较研究。并根据初生相含量的变化，采用最小二 乘法定量研究试验结果与计算结果的关系，以此为预测合金性能奠定基础。试验中，采用X射线衍射仪、光学显微镜对合金进行了相分析和组织观察；采用定量金相的方法对合金中初 生碳化物进行了研究；采用洛氏硬度计对合金的硬度进行测定；采用Thermo-Calc 软件对合 金相析出规律进行分析。结果表明，铁基耐磨合金的显微组织由初生(Cr, Fe)7C3 型碳化物 及共晶(Cr, Fe)7C3/ γ (Cr, Fe)组成；随碳含量的增加，初生(Cr, Fe)7C3 型碳化物的体 积分数由8.09％增加到20.27％。此外，初生(Cr, Fe)7C3 型碳化物的尺寸也有所增长。在此 过程中，初生碳化物的平均直径由10.53 μm 增加到23.22 μm。该碳化物长大的原因除碳 含量增加外，析出温度的上升也是其重要的诱导因素。试验结果与计算结果如表1、表2 所 示。随碳含量的增加，合金的硬度由HRC60.1 增加到HRC63.8。通过对比计算结果与试验结 果（列于表1），拟合出铁基耐磨合金碳含量与初生碳化物质量分数的关系，为合金设计和 性能预测提供依据。本研究为相关领域研究提供了一种基于CALPHAD 预测合金性能的新方 法。
周野飞 杨育林 杨健 张鹏飞 杨庆祥
亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,燕山大学,河北省 秦皇岛市 066004
国内会议
苏州
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145-146
2012-05-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）