高度冷拔珠光體鋼絲有著(zhù)廣泛的應用，通常被用于高強度和要求有相當程度韌性的結構材料中，比如懸拉繩纜、輪胎支撐鋼絲、工程彈簧等。已有研究表明，共析鋼經(jīng)室溫大變形強化后，其抗拉強度高達5.7GP，比馬氏體時(shí)效鋼和形變熱處理鋼高出約1GPa，是現今所有材料中強的金屬材料之一，目前，對于大變形過(guò)程組織演變機制集中在大變形過(guò)程中滲碳體溶解的問(wèn)題，通過(guò)Mossbauer譜測定發(fā)現在大變形過(guò)程中有大約20%—50%(體積分數)的滲碳體溶解，并通過(guò)場(chǎng)發(fā)射三維原子探針(AP-FIM)測定在4.2的真應變下大約有1.5%—2%(原子分數)的碳原子在鐵索體中存在，過(guò)飽和固溶體在長(cháng)時(shí)間保溫過(guò)程中會(huì )發(fā)生脫溶析出細小沉淀物，沉淀物彌散分布于基體中，阻礙位錯運動(dòng)而產(chǎn)生強化作用。滲碳體的溶解并形成超飽和鐵素體以。同時(shí)細小碳化物的析出將對鐵素體再結晶以及位錯的分布有很大的影響。
1.不同時(shí)效溫度下力學(xué)性能及電阻的變化
拉拔珠光體鋼抗拉強度高達2061.3MPa，屈服強度為1627MPa。473K時(shí)效退火后，抗拉強度以及屈服強度相對于時(shí)效前有很大的提高，但延伸率有所降低，隨著(zhù)溫度的繼續升高，抗拉強度和屈服強度降低，延伸率增加。在673K時(shí)，屈服強度相對于大變形態(tài)也有較大的提高，并且在此溫度下，延伸率，表明673K時(shí)效獲得的微觀(guān)組織其性能達到一定的強度與韌性的平衡。
2.討論
Wilson曾指出在低溫下Cottrell氣團形成能比碳化物的形成能還要高，相對于碳化物，Cottrell氣團更加穩定。隨著(zhù)溫度的升高，碳原子的活動(dòng)能力加強，Cot-trell氣團與位錯間的作用將減弱。在低于473K時(shí)，Cottrell氣團與位錯間的作用保持穩定狀態(tài)；但是溫度升高到473K，TEM觀(guān)察表明，碳化物已明顯析出，碳化物的析出引起顯微組織變化使得電阻與溫度的關(guān)系偏離原來(lái)線(xiàn)性關(guān)系。
隨著(zhù)時(shí)效溫度的升高，在473K出現屈服強度以及抗拉強度極大值，這一現象與473K時(shí)效時(shí)有極細小的碳化物析出于滲碳體/鐵素體界面處對應。分析認為，珠光體鋼大變形后滲碳體溶解，碳原子進(jìn)入鐵素體中形成過(guò)飽和鐵素體或為了松弛位錯應力偏聚于位錯處形成Cot-trell氣團，在一定溫度下，如473K時(shí)，碳化物會(huì )在位錯及晶界等高能位置處形核長(cháng)大。由于碳化物是硬質(zhì)相，而位錯要越過(guò)碳化物需要一定能量，造成宏觀(guān)抗力的增加，使得力學(xué)性能提高。
673K時(shí)效保溫過(guò)程中，碳化物略有長(cháng)大，鐵素體未再結晶?？梢?jiàn)在473-673K僅僅是碳化物繼續析出和稍許長(cháng)大的過(guò)程，且細小碳化物在界面處釘扎鐵素體界面，使得鐵素體界面難于移動(dòng)不易再結晶長(cháng)大，同時(shí)碳原子在位錯處的聚集可以提高熱穩定性，將減慢回復過(guò)程，使得鐵素體基體再結晶困難。同時(shí)根據Orowan的理論，可知硬質(zhì)相尺寸增加，其屈服應力減小，但是隨溫度升高，碳原子脫離Cottrell氣團釋放位錯，過(guò)飽和鐵素體中析出Fe3C，處于滲碳體與鐵素體界面處的位錯密度降低并使得內應力隨之降低，當應力被松弛后，塑性也相對提高。另外，大變形引起的滲碳體相的溶解，會(huì )在一定溫度時(shí)效時(shí)析出，鐵索體中的碳含量相應降低，有助于提高材料的塑性。
873K時(shí)效時(shí)鐵索體發(fā)生再結晶，顆粒狀碳化物分布在晶界或三叉晶界處不再起強化作用，位錯所產(chǎn)生的內應力消失，這些因素均導致抗拉強度以及屈服強度的大幅度降低。
3.總結
變形量為2.89的拉拔珠光體鋼中57%的滲碳體溶解，在473-873K時(shí)效1h時(shí)，隨著(zhù)時(shí)效溫度的升高溶解的碳化物在鐵索體與滲碳體界面處析出，材料強度先升高后降低，473K時(shí)效得到屈服強度以及抗拉強度，在673K時(shí)效可獲得良好的強度和塑性綜合力學(xué)性能指標。在這種時(shí)效條件下，細小碳化物在鐵索體與滲碳體界面處析出，對晶界有釘扎作用，使鐵素體再結晶溫度提高，同時(shí)界面處位錯密度的降低使得內應力松弛，塑性得到相對提高。(圖/文www.fmrose.com)