简介

电脉冲改性（ECP）作为一种清洁、有效且成本低廉的新方法，逐渐引起材料工作者的重视，并被国内外很多学者应用到金属微观组织的改善上。在ECP 对铁基合金改性的研究中，对T8钢进行ECP 处理后发现晶粒明显细化，枝晶发达程度明显减小，且组织中珠光体形态发生显著变化，片层间距缩短。在FeCrNi合金中发现了经ECP处理后合金的晶粒尺寸细化，同时改变了凝固组织中奥氏体相和铁素体相的相对含量。

对奥氏体不锈钢经ECP处理后发现奥氏体不锈钢凝固组织被细化，奥氏体一次枝晶长度明显缩短，二次枝晶间距也有所减小。在凝固前对45#钢进行ECP处理后发现等轴晶数量增加，柱状晶数量减少，魏氏组织减少，使珠光体片层间距减小；同时改善了钢的成分偏析。

然而，在以前的研究中，由于试验所选的材料合金元素复杂，物相组成多，增加了分析ECP改性机理的难度，导致有关ECP 处理对铁基合金微观组织的影响机理仍不清楚，这妨碍了ECP处理技术作为一种新型的加工技术在钢铁行业中的应用。

电脉冲对亚共晶铁碳合金共析组织的影响

随着电流密度的升高，运动位错的数量有着显著地单调性，即随着电流密度的增大，运动位错的数量必然也随之增加。由于渗碳体的强度大于奥氏体，当位错滑移到渗碳体附近时会被渗碳体阻碍。根据位错理论，位错的攀移要大大难于位错的滑移，所以位错的攀移速度远小于位错在渗碳体周围堆积的速度，因此在渗碳体周围会产生大量的位错堆积现象。位错的堆积引起了高强度的应力集中，增加了渗碳体的界面能，增加界面能正比于围绕在渗碳体周围的位错数量。而根据法拉第电磁感应定律，当亚共晶铁碳合金经过ECP处理时会不可避免的产生脉冲磁场，脉冲磁场和脉冲电流的相互作用在试样中产生洛伦兹力。洛伦兹力的作用同样使渗碳体的界面能增加。渗碳体是亚稳相，它的稳定性随着界面能的升高而降低。在位错塞积产生的应力集中和洛伦兹力的共同作用下，使渗碳体的界面能增加，促使渗碳体分解。

随着原子的扩散能力增加和相变势垒的减小，扩散激活能随之减小，使石墨的形核孕育期缩短。而渗碳体周围的位错塞积处增加的形核位置同时可容纳石墨生成时所伴随的体积膨胀，也避免了形核时因畸变能引起的大的势垒，并且充分利用已经存在的界面能，降低了石墨形核所需的相变驱动力。同时，石墨在位错塞积处形核无需其它置换性原子扩散开去腾出空间，同样有利于石墨的形核。

对亚共晶铁碳合金进行ECP处理

石墨数量的增加使奥氏体在冷却过程中碳原子向石墨扩散的距离相应缩短，且石墨的生成造成γ/C界面周围出现贫碳区，铁素体开始在贫碳的γ/C 界面生成，增加了铁素体的形核率。ECP处理使渗碳体周围产生的位错堆积为碳原子在铁素体中的扩散提供了快速通道，而焦耳热效应又提高了原子的扩散能力，这些均有利于形成更多的铁素体，提高铁素体的长大速率。由于ECP处理使铁素体的形核率和长大速率都增加，所以组织中铁素体的量增加。当温度降到共析转变温度以下时，由于石墨的大量生成，使原奥氏体区成为贫碳区，没有足够的碳浓度形成铁素体混合渗碳体的珠光体组织，奥氏体大部分直接同素异构转变成了铁素体。所以亚共晶铁碳合金经ECP处理后，组织中铁素体的相对含量增加，珠光体的相对含量相应降低。

考虑到ECP处理产生的焦耳热效应、电子风力大小、洛伦兹力的大小和相变势垒均与ECP处理的电流密度有关，而ECP的电流密度又与其输出电压成正比。随着输出电压的升高，对亚共晶铁碳合金进行ECP处理的效果越明显。

总结

1.对亚共晶铁碳合金施加ECP 处理使组织中低温莱氏体减少，促进石墨的生成。随着ECP 输出电压的增加，低温莱氏体的数量进一步减少，而石墨的数量呈相反的变化趋势，且石墨的尺寸变得粗大；

2.ECP 处理增加了铁素体的形核率和长大速率，使组织中铁素体含量增加，珠光体含量降低。