工业纯铁表面自纳米化的表征及热稳定性研究

通过气动喷丸法得到表面纳米化的工业纯铁。对此采用了金相图、X衍射、显微硬度 对纳米化表层组织进行表征，还对喷丸试样进行了退火实验，对其在不同温度下的热稳定性 进行了相应的分析。结果表明，通过气动喷丸后试样表层严重塑性变形厚度为100um左右， 过渡层有80um左右。纳米化后的晶粒大小为32nm左右，微观应变为0.06%左右，其这两个参 数是X衍射Bragg峰引起宽化原因，但喷丸达到3min后随喷丸时间增长对这两个参数的影响不 大。表面纳米化后，硬度显著提高，其硬化可达到了近2.5倍，但随喷丸时间的延长，其表 层的显微硬度变化不大，表层厚度的硬度值从20um左右到35um左右，其硬度值是一个直线 下降，但从35um到110um其硬度值趋于平缓地下降，从110um到200um硬度值更趋于水平， 几乎没有多大的变化。退火实验后得到的样品经过金相图观察，知道晶粒在500度时刚好开 始形核，有很小的纯铁晶粒生成。但随温度升高，有过渡带晶粒异常大的现象，其发生在塑 变为5%-15%的区域的临界变形层，晶粒长大速率也非常快，临界变形层晶粒吞噬表层及基 体晶粒迅速长大。从此分析可认为，纳米化后表层微观畸变、高密度位错、活化能有助于晶 粒迅速长大，及降低临界形核的温度。