Developing high strength/high toughness grades steels by dual-precipitates co-configuration during aging process

材料科学 尼亚尔 成核 碳化物 马氏体 韧性 奥氏体 沉淀硬化 降水 原子探针 复合材料 极限抗拉强度 冶金 合金 微观结构 金属间化合物 热力学 物理 气象学
作者
Yangxin Wang,Tong Wang,Chundong Hu,Yongkun Mu,Hongshan Zhao,H. Dong
出处
期刊:Materials Characterization [Elsevier BV]
卷期号:208: 113623-113623 被引量:7
标识
DOI:10.1016/j.matchar.2024.113623
摘要

Development of new ultrahigh strength steels with high strength and high toughness requires thorough comprehension of nanoscale precipitation mechanisms. In this investigation, a comprehensive array of techniques including atom probe tomography, transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, electron backscatter diffraction, small angle x-ray Scattering and thermodynamic calculations were employed. These methods unveiled an intriguing co-precipitation mechanism involving NiAl and carbide nanoparticles in a 2.2 GPa grade strength steel. The results demonstrate that the precipitation mechanisms of NiAl and carbides at different aging temperatures have a significant impact on the strength and toughness of the steel. Sub-micron ε-carbide at the interface of martensite lath and uniformly distributed NiAl cluster in the matrix are independent nucleation during the low-temperature aging process. The high distribution density of NiAl cluster in the matrix results in an increase in the impact absorbed energy of the steel to 136 J, albeit with a slight decrease in strength. On the other hand, the NiAl with minimal lattice misfit and low interfacial energy preferentially nucleates uniformly in the matrix, inducing the nucleation of M2C and increasing the number density of M2C precipitates at the secondary hardening temperature. The homogeneous precipitation of spherical NiAl, along with needle-shaped M2C in the martensite, significantly enhances the strength of the steel, with a tensile strength reaching up to 2216 MPa and an impact absorbed energy of 21 J.
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