超细晶粒钢(UltrafinEGRainedsteel，简称UFG钢)是当今世界钢铁材料技术领域的研发热点.日本、韩国、中国和欧盟等国家先后投入巨资进行超细晶粒钢的研发，取得了一系列卓有成效的研究结果，其中有许多研究成果已成功应用于工业化生产。超细晶粒钢作为21世纪代表性的先进高性能结构材料，其强化思路具有鲜明的特点，即通过晶粒的超细化同时实现强韧化，完全不同于传统的以合金元素添加及热处理为主要手段的强化思路，借此充分挖掘材料的潜力，使其获得最佳的综合使用性能，实现传统钢铁材料性能的全面升级。
高压扭转变形(Highpressuretorsion，HPT)装置主要由模具和压头组成，其模具固定，压头运动。在室温条件下，模具中的试样被施以GPa级的高压，同时通过转动压头来扭转试样使之变形，试样的变形量由压头转动的圈数来控制。由于试样特殊的几何形状(盘形)，在类似于静水压力的条件下产生变形，尽管受到很大的剪应力作用，试样仍不会被破坏，并且可以获得均匀的超细晶组织。该法被认为是大塑性变形中细化能力最强的工艺，可以获得均匀的纳米晶粒甚至是非晶。Yu．Ivanisenko研究了UIC860V珠光体钢在高压扭转变形过程中纳米级铁素体的形成机理和渗碳体的溶解机制，并且将渗碳体的溶解过程分为3个阶段：当剪切应变γ<100时为第一阶段，此时约有5O的渗碳体发生溶解，胞状铁素体形成，渗碳体团沿剪切方向排列的同时伴随着渗碳体片的减薄和拉长；当剪切应变100<γ<200时为第二阶段，此时渗碳体的溶解速度变缓，渗碳体团平行于剪切面呈现出纳米组织特有的纤维状形貌，该阶段渗碳体的演变过程类似于钢轨钢表面白亮层(whiLEEtchinGARea)的形成过程；当剪切应变200<γ<300时为第三阶段，此时渗碳体的溶解速度又变快，材料已完全纳米化，铁素体的晶粒直径细化至lOnm左右，而渗碳体则分解完全，材料的硬度也增至IIGPa左右。渗碳体的完全溶解并没有导致纳米级铁素体的晶格常数增大，表明溶解出来的碳原子应该聚集在晶界处或位错团内。应变诱导渗碳体的溶解和纳米组织的形成在上述3个阶段都存在，一方面高应变能量在渗碳体内部存储，显著增加了渗碳体的热力学亚稳性；另一方面由于渗碳体在铁素体／渗碳体相界面处的摩擦磨损，使得渗碳体发生了完全溶解；铁素体中碳原子的扩散能力被认为是该过程的驱动力。
(来源：材料导报）


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