中碳L45鋼是製造紡織機械羅拉的專用鋼種，冶金廠常采用電爐冶煉，因此，其含氮量較高，采用微合金化和控製軋製可以省去正火或調質處理。但常用的脫氧劑鋁與微合金化元素鈦、釩對含氮量較高的中碳鋼奧氏體長大傾向和粗化溫度的影響較複雜。本文主要借助於透射電子顯微鏡及特征X射線能譜儀和圖像分析儀。對含氮量較高的中碳鋼中微細析出相的化學成分及尺寸進行定量分析，探討其影響機製，為擬定中碳鋼微合金化方案和軋製及熱處理工藝提供依據。
實驗部分
一、實驗用鋼的化學成分
本實驗用鋼是真空感應爐，在氣保護下冶煉的。
二、實驗用鋼的軋製和熱處理工藝
鋼錠經11501X5加熱後鍛成的方坯，鍛後空冷。再切割成小方坯作為控軋控冷實驗用料。
三、奧氏體晶粒尺寸的測定
將經上述處理的實驗用鋼製成金相試樣，用飽和苦味酸水溶液加海鷗牌洗滌劑顯示奧氏體晶界，在光學顯微鏡下用截線法測定奧氏體晶粒的平均截線長度。
四、萃取複型的製備方法
采用萃取法製備透射電鏡樣品。該製備方法特點是：根據鋼樣基體與析出相在電解液中具有很大的溶解電位差的特點，在目的相不受侵蝕的電位域中選擇一個合適的鋼溶解電位，僅使基體發生侵蝕，而析出相不受任何損傷，從而達到電解萃取的目的。與常規的化學侵蝕萃取法相比，該方法的優點在於:可萃取鋼中碳化物、氮化物、硼化物、硫化物等超細顆粒。
五、析出相尺寸的定量分析
對萃取下來的複型樣品進行電子顯微鏡觀察，分別攝下各樣品在不同視場下的細小顆粒。將照片上的細小顆粒在放大鏡下描繪在白紙上，然後在圖像分析儀上進行尺寸定量分析。
六、析出相成分的定量分析
對萃取複型試樣，用透射電鏡進行能譜分析，測定析出相的特征X射析出相尺寸線能量，進而測定出這些X射線之間的強度關係，從而進行析出相的定性、定量分析。
結果與討論
一、奧氏體晶粒長大傾向
圖5顯示了奧氏體晶粒尺寸與加熱溫度的關係。三種鋼在加熱時都表現出了晶粒粗化現象。當加熱溫度低於粗化溫度時，奧氏體晶粒長大完全被抑製了，晶粒尺寸幾乎不隨加熱溫度而變化；在加熱溫度接近粗化職度時，奧氏體晶粒尺寸隨加熱溫度的升高越來越大；當加熱溫度高於粗化溫度時，奧氏體晶粒尺寸急劇增長，奧氏體晶粒長大失去抑製。
二、析出相的尺寸隨加熱通度的變化
溫度的變化如圖&所示。三種鋼的析出相顆粒尺寸都隨加熱溫度的升高而增大。在相同溫度下，1號鋼析出相顆粒的尺寸比加鈦的2號鋼的析出相的尺寸要小。而同時含有鈦和釩的3號鋼析出相顆粒的尺寸呈現複雜的變化，在粗化溫度前尺寸比1、2號鋼樣的小，而在粗化溫度之後則比1號鋼、2號鋼樣的尺寸要大。
由上述計算結果可知，當微細析出相平均尺寸一定時，隻有當微細析出相的體積分數足夠大，即微細析出相的顆粒足夠多時，才能阻止奧氏體晶界的遷移。反之，如果微細析出相的體積分數一定時，隻有細小的微細析出相才能阻止奧氏體晶界的遷移，獲得細小的晶粒。
結論
―、對各鋼樣中微細析出相的尺寸分布及化學成分進行定量分析，可以探討和了解常用晶粒細化劑鋁和微合金化元素鈦和釩對含氮量較高的中碳鋼奧氏體晶粒長大的影響機製。
二、鋁是含氮量較高的中碳鋼中最基本、最有效的晶粒細化劑，在微量殘餘鈦和釩的補充作用下，可以保證奧氏體晶粒粗化溫度達到1000℃。
三、對含氮量較高的中碳鋼奧氏體晶粒長大發生相互矛盾的影響：一方麵，明顯地降低奧氏體晶粒開始粗化溫度；另一方麵，又顯著地減慢粗化溫度以上的高溫區奧氏體晶粒長大，形成一個明顯的晶粒緩慢長大的溫度區間。
四、微合金化元素鈦和釩以及鋁對含氮量較高的中碳鋼奧氏體晶粒長大有極其複雜的綜合影響，在這個溫度區間晶粒急劇長大，隨後奧氏體晶粒隨加熱溫度提高緩慢長大，此時奧氏體晶粒長大受粒子長大所控製。
複合材料界麵反應和微觀結構透射電鏡研究
金屬基複合材料在製造過程中界麵區的形成是由於金屬基體和增強體之間發生化學反應和元素擴散的結果。對金屬基複合材料界麵反應及反應過程已經有一些研究結果。
複合材料的界麵反應和界麵微觀結構是不同的。研究它們的界麵微觀結構是很重要的，研究的主要內容是界麵反應產物的形狀、尺寸、結構和分布，這對建立界麵反應及微觀結構對界麵結合強度的影響是很有意義的，用透射電子顯微鏡可以獲得這方麵的信息。
複合材料的拉伸斷口用掃描電子顯微鏡觀察，主要目的是研究界麵微觀結構與斷裂行為之間的關係，以便建立金屬基複合材料界麵微觀結構與宏觀性能之間的關係。本文主要研究界麵微觀結構與斷口微觀形貌之間的關係。
實驗部分
材料和製備
SiC/AI複合材料是板材樣品，它是用SiC/AI預製絲鋪層後經5501熱壓而成。
用於透射電鏡觀察的薄樣品厚度小於100nm，透射電鏡觀察時采用的加速電壓為200。
SiC/AI拉伸斷口用掃描電鏡觀察，加速電壓為25，樣品表麵噴金。
結果與討論
一、SiC/AI複合材料
在SIC/AI複合材料中，纖維和金屬基體之間沒有發生明顯的界麵反應，界麵層很薄。與界麵相鄰的纖維一側，沒有發現纖維表麵的損傷現象，表層的顆粒是完整的微晶。與內部的&5『顆粒幾乎完全一樣。另外，還觀察到SiC/AI複合材料中纖維的機械損傷，纖維在複合材料製造的熱壓工藝過程中，被壓成不同尺寸的碎塊，這種現象較少，有些碎塊之間沒有鋁基體壓入，有一些碎塊之間有鋁基體壓入。
值得注意的是，在某些部位還存在AL2O3相，多數存在於纖維碎塊與鋁基體之間的地方。這些AL2O3相的形成是在製造過程之中，如在熱壓工藝中，真空度較低，界麵間隙中有氧氣，形成AL2O3相。
在SIC/AI複合材料中，存在兩種類型的界麵，一種是具有很薄的界麵反應層所形成的強結合界麵；另一種是屬於物理結合的弱結合界麵。在製造過程中並使部分纖維發生機械損傷。
SIC/AI複合材料的界麵結構將直接影響其斷裂行為，用掃描電鏡觀察複合材料的拉伸斷口，可得到四種類型的斷口形貌。
（一）弦結合界麵區斷裂行為
在纖維與基體鋁之間強結合界麵區，斷口的纖維表麵上有一層基體鋁，這說明纖維從基體中拔出時，界麵沒有破壞，而是從纖維表麵的基體鋁處拉出，因此纖維表麵的基體鋁呈剪切韌窩。