将"形变强化相变"的核心思想开拓性地应用于共析钢的组织细化与结构改型中,由于共析反应的独特性质,共析钢在快冷条件下可以获得其组成相(铁素体和渗碳体)的同时过冷,在较大形变量的作用下,则有可能得到超细乃至纳米复相组织。经过大量的试验与探索,已获得了纳米级渗碳体颗粒钉扎在纳米级(或超细晶级)铁素体晶粒上的块状的致密的"纳米级复合共析组织"。在此基础上,通过纳米级(或超细晶)复合共析钢形成机理的研究,进一步优化工艺,制备块体材料,开展对其结构及综合力学行为的研究,研究纳米级复合材料宏观力学行为的规律与特点,研究纳米复合材料铁素体与渗碳体两相各自在变形过程中的行为,晶界与相界在纳米复合材料变形中所起的作用及它们对塑性(尤其是均匀塑性变形阶段)与强度的贡献,研究结果对于发展和丰富纳米复合材料力学行为理论及推动纳米级复合材料作为结构材料应用的进程都具有重要的意义。
与相应的粗晶材料相比,单相纳米晶的强度大幅度提高,但缺乏必要的加工硬化能力。如引入第二相粒子成为复相纳米晶材料,不但可以提高强度,也可能有很好的加工硬化能力。本研究将"过冷奥氏体动态相变"的核心思想开拓性地用于共析钢、亚共析钢、过共析钢的组织细化与结构改型中。由于共析反应的独特性质,在快冷条件下可以获得其组成相(铁素体和渗碳体)的同时过冷,在变形与过冷的共同作用下,则有可能获得超细乃至纳米复相组织。采用热模拟压缩变形、SEM、TEM、XRD及热磁法等试验方法,已获得了纳米(亚微米)级渗碳体钉扎在纳米级(亚微米级)铁素体晶粒上的块状的致密的球化超细化复相组织材料。"上述动态转变"形成超细化球化复相组织经历动态铁素体相变、动态珠光体相变、珠光体球化(包含片层状渗碳体球化、铁素体动态再结晶及纳米级别渗碳体再析出)等过程。通过进一步工艺优化及机理研究,制得块体材料;与此同时,进行了不同变形途径(如传统工业生产条件下的温轧、冷轧等)对获得超细化球化复相组织材料的工作;开展对其结构和力学性能的研究。结果对发展与丰富纳米复合材料力学行为理论及推动纳米级复合材料作为结构材料应用的进程都具有重要意义。