516 北京科技大学学报 2001年第6期 (yFe,Ni)中Ni和Fe互溶，Ni在(yFe)和(aFe)中的 态再结晶.列对于FeSi基合金，回复和再结晶 溶解度分别可达3.7%和5.8%（质量分数）.通过 尤其是动态回复和动态再结晶对锻造和轧制变 分析FeSi,Fe-Ti和Fe-Ti二元相图，并且结合 形加工能力起着十分重要的作用.所以对于 能谱EDX成分分析，Ti在FeSi基合金中很容 FeSi基合金的回复和再结晶的研究，不仅有利 易形成Fe2Ti而析出，FeTi中富含Si,不含Al, 于深入认识其制备工艺性能，也有利于改善合 月含Ni量略高于基体， 金的脆性.下面分不含Ni的FeSi基合金和含 2.2Ni对FeSi基合金中第二相析出的影响 Ni的FeSi基合金两部分进行讨论. 从图I可以看出，Fe,Si基合金中含镍富硅 Ni对FeSi基合金回复和再结晶的影响，没 Fe:Ti的量随着Ni含量的变化而变化.Ni含量 有文献报道.我们的研究工作发现，Ni的添加 从0%增加到2%（质量分数，下同）时，含镍富硅 不仅促进静态再结晶，而且促进动态再结晶.为 FeTi的量基本上没有变化；当Ni含量继续增加 了做比较，图4显示了不含Ni和含Ni的FeSi 到3%时，含镍富硅Fe,Ti的量快速增加并达到 基合金薄板轧态的金相组织.当FeSi基合金含 最多；Ni含量继续增加到4%时，含镍富硅Fe,Ti 0%Ni和2%Ni时，合金组织都是完全的纤维组 的量已有所下降.可见，Ni对FeSi基合金中含 织，并没有出现再结晶：含3%Ni时，组织出现 镍富硅Fe:Ti析出的影响不是线性的：当Ni含 大量含镍富硅Fe;Ti颗粒，并且已完全再结晶； 量在0%~2%范围内变化时，Ni的添加对含镍富 含4%Ni时，组织中的颗粒相对较多但比含3% 硅FeTi的析出影响很小；当Ni增加到3%，Ni N的少，出现部分再结晶.因为经过轧制空冷 的添加急剧促进含镍富硅Fe:Ti的析出；Ni继续 后的轧态原始组织基本上能够反映合金在轧制 增加到4%时，促进作用有所减弱.所以，Ni的 过程中的动态回复和动态再结晶情况，所以从 添加从某种角度来说影响了Fe-Ti相图固溶度 图中可以看出，当Ni的添加超过一定量（约2%） 线的形状，使固溶度线的斜率发生变化，其示意 时就能明显促进FeSi基合金的动态再结晶. 图如图3 同样，图5显示了不同含Ni量的FeSi基合 金薄板在850℃保温1h油淬的显微组织.Ni含 量为0%和2%时，两种合金的组织再结晶进程 3Ni 4Ni ONi INi,2Ni 差不多，都是部分再结晶；Ni含量为3%时，由 于原始轧态组织已完全动态再结晶，经850℃保 温Ih油淬热处理后由于析出相的钉扎作用组 织变化不大；当含Ni量为4%时，组织再结晶进 行得比较完全，基本上没有形变带存在.通过比 Fe a T 较图5(a).(b)和(d)可以看出，当Ni的添加超过 w/% 一定量（约2%）时就能明显促进FeSi基合金薄 图3N1的添加与Fe-Ti相图固溶度线的关系示意图 板的静态再结晶过程 Fig.3 A schematic representation of solidus change with dif- 初次再结晶是通过再结晶核的形成及其生 ferent Ni content 长来完成的，这一过程受到形核率N和线生长 Ni添加到一定量会促进含镍富硅Fe:Ti的 速度v的影响，所以任何影响N和v的因素都能 析出，并在3%时促进作用最明显，原因可能与 影响再结晶过程.对于含Ni的FeSi基合金来 Ni占据Fe2Ti中Ti的位置而形成Fe,(Ti,Ni)有 说，含镍富硅Fe:Ti颗粒的析出对再结晶过程有 关.但是，其体原因尚不清楚，还有待进一步的 着明显的影响.由于所有合金的T含量都仅为 研究. 1%(原子数分数)，即使在析出相相对最多的含 2.3FeSi基合金的回复和再结晶 Ni量为3%的FeSi基合金中，Fe,Ti颗粒间距和 回复和再结晶都是热激活过程，能释放变 颗粒平均尺寸都较大.在这种情况下，形变过程 形时所储存的能量，同时性能也会发生相应的 中第2相颗粒周围区域就会造成高位错密度和 变化，趋向于恢复到热力学稳定状态.这包括在 高取向梯度.高的取向梯度使再结品核与基体 变形过程中进行的动态回复和动态再结晶以及 容易形成可动性好的大角度晶界.根据再结晶 在变形之后的加热过程中进行的静态回复和静 经典形核理论的临界核尺寸公式(I),. 5 1 6 - 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 0 1 年 第 6 期 钾Fe , N i) 中 N i 和 F e 互溶 , N i 在行F e ) 和 ( a Fe )中的 溶解 度分 别可 达 3 , 7 % 和 5 . 8% (质 量 分数) . 通 过 分 析 F-e is 、 eF 一 和 eF 一i 二元相图 , 并且 结合 能谱 E D X 成分 分析 , iT 在 eF ,is 基 合金 中很 容 易 形 成 eF Z iT 而析出 , eF Z iT 中富 含 is , 不 含 lA , 民含 N i 量 略高于 基体 . .2 2 N i 对 F e 另i 基合金 中第二相析 出的影响 从 图 1 可 以 看 出 , eF ; is 基合 金 中 含镍 富硅 F e Z iT 的量随着 N i 含量 的 变化而 变化 . iN 含量 从 0 % 增加到 2 % (质 量 分数 , 下 同)时 , 含镍 富硅 Fe Z iT 的量基本上没 有变化 ; 当iN 含量继续增加 到 3 % 时 , 含镍 富硅 eF Z iT 的量快 速 增加并达 到 最多 ; N i 含量继续增 加 到 4% 时 , 含镍 富硅 eF Z iT 的量 已 有所下 降 . 可 见 , iN 对 eF , is 基合金 中含 镍 富硅 eF Z iT 析 出的 影 响不 是线性的 : 当 iN 含 量在 O% 一2 % 范 围内变化时 , iN 的添 加对含镍富 硅 F e Z Ti 的析 出影 响很 小 ; 当 N i 增加 至I J 3% , N i 的添加急剧促进含镍 富硅 eF Z iT 的析 出 ; N i 继 续 增加 到 4 % 时 , 促进 作用 有所减 弱 . 所 以 , iN 的 添加从某种角度来说影 响 了 eF 一i 相 图 固溶度 线的 形状 , 使 固溶度 线 的斜率发生 变 化 , 其示 意 图 如 图 .3 3 N i 4 N i ON i I N i , ZN i 笔 F e a b e T i 飞v /% 圈 3 N i 的 添加与 F-e T i 相 圈固溶度线 的关 系示愈 圈 F ig · 3 A s c b e ln a t ic r e P re s e n t a t io n o f s o li d u , c h a n g e w i t h d i-f fe 代 n t N i e o o t e n t N i 添加到一定量会促进 含镍 富硅 eF Z iT 的 析 出 , 并在 3 % 时 促 进 作用 最明 显 , 原 因可 能 与 N i 占据 F e ZT i 中 T i 的位 置 而形 成 F e Z ( T i , N i) 有 关 . 但是 , 具体原 因 尚 不清 楚 , 还 有 待进一 步 的 研究 . .2 3 Fe 召i 基合金 的回复和再结晶 回复和 再结晶都是热激活过 程 , 能释放 变 形 时所储存 的能量 , 同 时性 能也 会发 生 相 应 的 变化 , 趋 向于恢复到热力 学稳定状态 . 这包括在 变形 过程中进行的动态回复和 动态 再结晶以 及 在变形 之后 的加 热过 程中进行的静态 回复和静 态再结 晶 { ` , ’ ! . 对于 eF 3 is 基合金 , 回复和再 结晶 尤其是 动态回 复和 动 态 再结 晶对锻造 和轧制变 形 加 工 能力起 着 十分重要 的作 用 . 所以 对 于 F e , iS 基合金 的 回复和 再结 晶的研究 , 不 仅有利 于深入认识其 制备工 艺性 能 , 也有利于 改善合 金 的脆性 . 下 面 分不 含 iN 的 eF 3 is 基合金 和 含 N i 的 F ` is 基合金两 部分进 行讨论 . N i 对 eF 3 is 基合金 回复和 再结 晶 的影 响 , 没 有文 献报道 . 我们 的研究工 作发 现 , iN 的添加 不仅促进静态再结晶 , 而 且促进 动态再结 晶 . 为 了做 比较 , 图 4 显示 了不含 iN 和 含 N i 的 eF 3 is 基 合金 薄板轧态的金相组织 . 当F e , is 基合 金 含 O% iN 和 2% N i 时 , 合金组织都是完全的纤 维组 织 , 并没有 出现再结 晶 ; 含 3 % N i 时 , 组织 出现 大量含镍 富硅 eF Z iT 颗粒 , 并且 已完全 再结晶 ; 含 4 % N i 时 , 组织 中的颗 粒相对较 多但 比含 3% iN 的 少 , 出 现部分再结晶 . 因 为经过轧制空 冷 后 的轧态原 始组织 基本 卜能够反 映合金在轧制 过程中 的 动 态 回 复 和 动 态 再结 晶情 况 , 所以 从 图中可 以看 出 , 当 N i 的添加超过一 定量(约 2 % ) 时就能明 显促 进 F e 3 iS 基 合金 的 动态 再结晶 . 同样 , 图 5 显 示 了不 同 含 iN 量 的 eF 3 is 基合 金 薄板在 8 50 ℃ 保温 l h 油淬 的显 微组织 . N i 含 量 为 0 % 和 2 % 时 , 两种合金 的组织再结晶进程 差 不 多 , 都是 部分再结 晶 ; iN 含量 为 3 % 时 , 由 于原始轧态组 织 已完全动态再结 晶 , 经 8 50 ℃保 温 l h 油 淬热处 理后 由于 析 出相 的钉扎作用组 织变 化不 大 ; 当含iN 量为 4 % 时 , 组织再结晶进 行得 比 较完 全 , 基 本 L没 有 形 变带存 在 . 通 过 比 较图 5 (a) , (b) 和 (d) 可 以 看 出 , 当 N i 的 添 加 超过 一 定量 (约 2 % )时就能明 显 促进 eF 3 is 基合金薄 板 的静态再结晶过程 . 初 次再结 晶是通 过再结晶核的形成及其生 长来完成的 , 这一 过程受到形核率N 和 线生 长 速度 v 的影响 , 所 以 任何影 响N 和 v 的 因素都能 影 响 再结晶 过程 . 对 于 含 iN 的 eF 3 is 基 合金 来 说 , 含镍 富硅 eF Z iT 颗粒 的析 出对再结 晶过程有 着 明显 的 影 响 . 由 于 所有合 金 的 iT 含量 都仅为 1% (原 子 数 分数) , 即使在 析 出相 相 对最多的 含 N i 量 为 3 % 的 Fe 3 S i 基 合金 中 , F e Z Ti 颗粒间距和 颗粒平均尺 寸都较大 . 在这种情况下 , 形变过 程 中第 2 相 颗粒周围 区域就会造 成高位错密度和 高取 向梯度 . 高 的取 向梯度 使再结 晶核与基体 容易形 成可 动 性好 的大角度晶界 . 根据再结晶 经 典形 核理论的 临界 核尺 寸公式( ’l) ` , ,