碳含量对Fe-15Mn-4.5Si-10Cr-5Ni-C系形状记忆合金性能的影响机制

来源期刊：钢铁2021年第2期

论文作者：赵锴 杨忠民 王文涛 陈颖 曹燕光 李昭东

文章页码：117 - 125

关键词：形状记忆合金;形状记忆效应;马氏体相变;Cr₂₃C₆;固溶时效热处理;

摘    要：为通过调控碳含量获得形状记忆性能优异的铁基形状记忆合金,研究了3种不同碳含量对固溶时效态Fe-15Mn-4.5Si-10Cr-5Ni-C系形状记忆合金微观组织、力学性能及形状记忆效应的影响。结果表明,固溶时效态Fe-15Mn-4.5Si-10Cr-5Ni-（0.05～0.2）C合金的形状记忆效应随碳含量的增加呈现先增后减的趋势。这是由于一方面,随着碳含量的增加,碳原子的间隙固溶强化和第二相碳化物的沉淀析出强化提高奥氏体母相强度,抑制不可逆塑性变形的发生,有利于材料在受力时发生应力诱发奥氏体γ转变为ε马氏体（γ→ε）,从而提高形状记忆效应。另一方面,全固溶温度随碳含量的增加而升高。由于全固溶温度的升高,固溶处理后得到的相对粗大的奥氏体晶粒造成奥氏体母相强度的降低。同时,随着碳含量的增加导致ε马氏体相变温度(M_εs)的降低,应力诱发相变过程受到抑制,不利于形状记忆效应。在不同影响机制的相互作用下,碳质量分数为0.091 8%固溶时效态试验合金的形状记忆性能最优。