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Effect of heat treatment above the miscibility gap on nanostructure formation due to spinodal decomposition in Fe-52.85 at.%Cr
Acta Materialia ( IF 9.4 ) Pub Date : 2018-02-01 , DOI: 10.1016/j.actamat.2017.12.008
Xin Xu , Johan E. Westraadt , Joakim Odqvist , Tristan G.A. Youngs , Stephen M. King , Peter Hedström

Abstract The effect of heat treatment at temperatures above the miscibility gap (MG) on subsequent nanostructure formation due to spinodal decomposition (SD) has been investigated in an Fe-52.85 at.%Cr alloy. In-situ total neutron scattering measurements were conducted above and inside the MG to shed light on the high temperature nanostructure. Thereafter, different quenched-in nanostructures were imposed by heat treatments at various temperatures above the MG, followed by rapid quenching. The effect of the quenched-in nanostructure on subsequent SD was investigated ex-situ by small-angle neutron scattering, analytical transmission electron microscopy and hardness testing. The critical temperature of the miscibility gap was found at ∼580 °C for the Fe-52.85 at.%Cr alloy and below that temperature, phase separation occurs, where the ferrite decomposes into Fe-rich α-phase and Cr-rich α′-phase. It was found that transient clustering of Cr occurs above the MG and that the tendency of clustering increases with decreasing temperature. The quenched-in clustering present in rapidly quenched materials treated above the MG has a significant effect on the kinetics of SD upon further aging within the MG. It is clear that the significant quenched-in Cr clustering present in samples heat treated at 600 and 700 °C accelerates SD. However, samples heat treated at 1000 °C demonstrate more rapid SD kinetics than samples heat treated at 800 °C. Cr clustering and other mechanisms affecting the kinetics of SD are discussed in the light of the results obtained.

中文翻译:

由于在 Fe-52.85 at.%Cr 中的旋节线分解,在混相间隙以上的热处理对纳米结构形成的影响

摘要 已经在 Fe-52.85 at.%Cr 合金中研究了在高于混相间隙 (MG) 的温度下热处理对随后由于旋节线分解 (SD) 导致的纳米结构形成的影响。在 MG 上方和内部进行了原位总中子散射测量,以揭示高温纳米结构。此后,通过在高于 MG 的各种温度下进行热处理,然后快速淬火,施加不同的淬火纳米结构。通过小角度中子散射、分析透射电子显微镜和硬度测试,异位研究了淬火纳米结构对后续 SD 的影响。Fe-52.85 at.%Cr 合金的混相间隙临界温度约为 580 °C,低于该温度,会发生相分离,其中铁素体分解为富铁α相和富铬α'相。发现 Cr 的瞬态聚集发生在 MG 上方,并且随着温度的降低,聚集的趋势增加。在 MG 上处理的快速淬火材料中存在的淬火簇对 SD 动力学有显着影响,因为在 MG 内进一步老化。很明显,在 600 和 700 °C 下热处理的样品中存在的显着淬火 Cr 簇加速了 SD。然而,在 1000 °C 下热处理的样品比在 800 °C 下热处理的样品表现出更快的 SD 动力学。根据获得的结果讨论了影响 SD 动力学的 Cr 聚类和其他机制。发现 Cr 的瞬态聚集发生在 MG 上方,并且随着温度的降低,聚集的趋势增加。在 MG 上处理的快速淬火材料中存在的淬火簇对 SD 动力学有显着影响,因为在 MG 内进一步老化。很明显,在 600 和 700 °C 下热处理的样品中存在的显着淬火 Cr 簇加速了 SD。然而,在 1000 °C 下热处理的样品比在 800 °C 下热处理的样品表现出更快的 SD 动力学。根据获得的结果讨论了影响 SD 动力学的 Cr 聚类和其他机制。发现 Cr 的瞬态聚集发生在 MG 上方,并且随着温度的降低,聚集的趋势增加。在 MG 上处理的快速淬火材料中存在的淬火簇对 SD 动力学有显着影响,因为在 MG 内进一步老化。很明显,在 600 和 700 °C 下热处理的样品中存在的显着淬火 Cr 簇加速了 SD。然而,在 1000 °C 下热处理的样品比在 800 °C 下热处理的样品表现出更快的 SD 动力学。根据获得的结果讨论了影响 SD 动力学的 Cr 聚类和其他机制。在 MG 上处理的快速淬火材料中存在的淬火簇对 SD 动力学有显着影响,因为在 MG 内进一步老化。很明显,在 600 和 700 °C 下热处理的样品中存在的显着淬火 Cr 簇加速了 SD。然而,在 1000 °C 下热处理的样品比在 800 °C 下热处理的样品表现出更快的 SD 动力学。根据获得的结果讨论了影响 SD 动力学的 Cr 聚类和其他机制。在 MG 上处理的快速淬火材料中存在的淬火簇对 SD 动力学有显着影响,因为在 MG 内进一步老化。很明显,在 600 和 700 °C 下热处理的样品中存在的显着淬火 Cr 簇加速了 SD。然而,在 1000 °C 下热处理的样品比在 800 °C 下热处理的样品表现出更快的 SD 动力学。根据获得的结果讨论了影响 SD 动力学的 Cr 聚类和其他机制。
更新日期:2018-02-01
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