合金化的物理本質(zhì)是通過(guò)元素的固溶和固態(tài)反應，影響組織和微結構，從而在不銹鋼中獲得期望的性能。而微合金化是指這些元素在鋼中的含量很低，通常低于0.1%。但不同于不需要的殘余元素，而是有目的加入，以改進(jìn)鋼材的性能。合理使用微合金化元素，可以通過(guò)形變熱處理來(lái)提高鋼的強度和韌性。了解這些微合金化元素的基本行為，如溶解性、碳氮化物的沉淀析出等行為是很重要的。310S不銹鋼中實(shí)際可利用的微合金元素主要為鈮、釩、鈦、鋯等。鈮、鈦、鋯、鎢等微合金元素在310S不銹鋼中的存在形式主要有兩種：固溶和化合物。其中，化合物又分為兩種，一種是尺寸較大的未溶化合物，對細化晶粒作用不大；另一種是高溫下抑制再結晶并阻止晶粒長(cháng)大，低溫時(shí)起彌散強化作用的，在加工過(guò)程中和冷卻過(guò)程中彌散析出的細小化合物。
固溶態(tài)的微合金元素會(huì )以置換晶格某個(gè)鐵原子的位置的形式造成晶格畸變，從而起到溶質(zhì)拖曳作用。拖曳作用是指在鋼中固溶的微合金元素阻止擴散控制過(guò)程。這種推遲作用隨著(zhù)這些元素的原子尺寸和鐵原子尺寸之間的差別增加而越來(lái)越強烈。微合金元素原子易在位錯線(xiàn)上偏聚，對位錯攀移產(chǎn)生拖曳作用，使再結晶形核受到限制，延遲再結晶晶粒長(cháng)大。
化合態(tài)的微合金元素可以起到釘扎晶界，阻礙位錯運動(dòng)的作用。晶界運動(dòng)的驅動(dòng)力大于雜質(zhì)粒子對晶界的拖曳力時(shí)，晶界可掙脫雜質(zhì)粒子而遷移。相反，晶界運動(dòng)的驅動(dòng)力較小情況下，晶界運動(dòng)則完全受雜質(zhì)粒子擴散速率的控制。當運動(dòng)著(zhù)的晶界遇到二相質(zhì)點(diǎn)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)對晶界施加一個(gè)阻力，即產(chǎn)生一個(gè)反面的阻力，稱(chēng)之為釘扎力。
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