能源应用中中锰钢闪速奥氏体化的原位同步辐射X射线衍射研究及工艺设计启示

中锰钢是能源相关基础设施的有前途候选材料，因为其多相微观结构和奥氏体稳定性可以被调控，以改善在苛刻服役条件下的抗失效能力。闪速奥氏体化（FA）提供了一条快速形成奥氏体的途径，同时限制了先奥氏体晶粒粗化和置换固溶体均匀化，但相关的短时转变动力学仍未得到充分量化。在本工作中，利用集成了膨胀仪的原位同步辐射X射线衍射，研究了FA温度和初始微观结构对Fe-6Mn-1.5Si-1Cr-0.3Mo-0.05Nb-0.2C（wt.%）中锰钢奥氏体化动力学的影响。将奥氏体逆转变处理（ART）产生的两种初始微观结构以100摄氏度/秒的速率加热至850摄氏度、900摄氏度或950摄氏度，然后进行等温保持。仅靠快速加热不足以实现完全奥氏体化，即使在慢速加热下确定的参考Ac3温度之上也是如此。由bcc分数（$f_\alpha$）<= 1 wt.%定义的完全奥氏体化需要短暂保持，时间从850摄氏度的约8秒减少到950摄氏度的约2秒。奥氏体化的最后阶段对FA温度的敏感度低于早期保持阶段。初始ART状态主要改变起始奥氏体分数，而两种状态在较高FA温度下表现出可比的动力学趋势。