通过透射Kikuchi衍射图谱匹配技术发现，在AISI 52100钢上进行硬车削处理时，晶粒细化会引发纳米晶白色层的形成

《Materials Characterization》：Revealing grain subdivision initiated nanocrystalline white layer evolution in AISI 52100 steel via hard turning using transmission Kikuchi diffraction pattern matching

　　

Sahith Kokkirala|Seyed B. Hosseini|Uta Klement

工业与材料科学，查尔姆斯理工大学，瑞典哥德堡SE-412 96

摘要

在硬车削过程中，经过回火的马氏体AISI 52100轴承钢会经历剧烈的热机械相互作用。这些相互作用导致加工表面形成白色层（WL），其特征是纳米晶粒。具体的切削条件，如进给速度、切削速度和刀具磨损，会影响机械诱导型（M-WL）或热诱导型白色层（T-WL）的形成。T-WL的形成主要由与相变机制相关的连续动态再结晶过程驱动。然而，导致M-WL中纳米晶粒形成的微观细化机制尚未完全明了。通过扫描透射电子显微镜（STEM-in-SEM）和透射Kikuchi衍射（TKD）技术进行了纳米尺度分析，以表征微观结构梯度及晶粒取向关系。此外，结合TKD的图案匹配分析成功研究了严重变形的纳米晶粒的演变过程。研究结果表明，M-WL的形成特征是加工表面出现纳米晶粒，而在其下方的材料拖拽区域则形成拉长的层状晶粒。这些层状晶粒的存在强烈支持了晶粒细分为初始机制的观点，这一过程主要由严重的塑性变形驱动。晶粒细化表现为高角度几何必要边界（GNBs）和低角度偶然位错边界（IDBs）的形成。此外，我们将纳米晶粒的形成归因于机械辅助的三重晶界运动，这是一种已知的动态恢复机制。这些新发现为理解M-WL微观结构演变的梯度特性提供了重要见解。