共析組織

電脈衝改性（ECP）作為一種清潔、有效且成本低廉的新方法，逐漸引起材料工作者的重視，並被國內外很多學者應用到金屬微觀組織的改善上。在ECP 對鐵基合金改性的研究中，對T8鋼進行ECP 處理後發現晶粒明顯細化，枝晶發達程度明顯減小，且組織中珠光體形態發生顯著變化，片層間距縮短。在Fe₇₀Cr₁₈Ni₁₂合金中發現了經ECP處理後合金的晶粒尺寸細化，同時改變了凝固組織中奧氏體相和鐵素體相的相對含量。

對奧氏體不鏽鋼經ECP處理後發現奧氏體不鏽鋼凝固組織被細化，奧氏體一次枝晶長度明顯縮短，二次枝晶間距也有所減小。在凝固前對45#鋼進行ECP處理後發現等軸晶數量增加，柱狀晶數量減少，魏氏組織減少，使珠光體片層間距減小；同時改善了鋼的成分偏析。

然而，在以前的研究中，由於試驗所選的材料合金元素複雜，物相組成多，增加了分析ECP改性機理的難度，導致有關ECP 處理對鐵基合金微觀組織的影響機理仍不清楚，這妨礙了ECP處理技術作為一種新型的加工技術在鋼鐵行業中的應用 ^[1]  。

隨着電流密度的升高，運動位錯的數量有着顯著地單調性，即隨着電流密度的增大，運動位錯的數量必然也隨之增加。由於滲碳體的強度大於奧氏體，當位錯滑移到滲碳體附近時會被滲碳體阻礙。根據位錯理論，位錯的攀移要大大難於位錯的滑移，所以位錯的攀移速度遠小於位錯在滲碳體周圍堆積的速度，因此在滲碳體周圍會產生大量的位錯堆積現象。位錯的堆積引起了高強度的應力集中，增加了滲碳體的界面能，增加界面能正比於圍繞在滲碳體周圍的位錯數量。而根據法拉第電磁感應定律，當亞共晶鐵碳合金經過ECP處理時會不可避免的產生脈衝磁場，脈衝磁場和脈衝電流的相互作用在試樣中產生洛倫茲力。洛倫茲力的作用同樣使滲碳體的界面能增加。滲碳體是亞穩相，它的穩定性隨着界面能的升高而降低。在位錯塞積產生的應力集中和洛倫茲力的共同作用下，使滲碳體的界面能增加，促使滲碳體分解。

隨着原子的擴散能力增加和相變勢壘的減小，擴散激活能隨之減小，使石墨的形核孕育期縮短。而滲碳體周圍的位錯塞積處增加的形核位置同時可容納石墨生成時所伴隨的體積膨脹，也避免了形核時因畸變能引起的大的勢壘，並且充分利用已經存在的界面能，降低了石墨形核所需的相變驅動力。同時，石墨在位錯塞積處形核無需其它置換性原子擴散開去騰出空間，同樣有利於石墨的形核 ^[2]  。

石墨數量的增加使奧氏體在冷卻過程中碳原子向石墨擴散的距離相應縮短，且石墨的生成造成γ/C界面周圍出現貧碳區，鐵素體開始在貧碳的γ/C 界面生成，增加了鐵素體的形核率。ECP處理使滲碳體周圍產生的位錯堆積為碳原子在鐵素體中的擴散提供了快速通道，而焦耳熱效應又提高了原子的擴散能力，這些均有利於形成更多的鐵素體，提高鐵素體的長大速率。由於ECP處理使鐵素體的形核率和長大速率都增加，所以組織中鐵素體的量增加。當温度降到共析轉變温度以下時，由於石墨的大量生成，使原奧氏體區成為貧碳區，沒有足夠的碳濃度形成鐵素體混合滲碳體的珠光體組織，奧氏體大部分直接同素異構轉變成了鐵素體。所以亞共晶鐵碳合金經ECP處理後，組織中鐵素體的相對含量增加，珠光體的相對含量相應降低。

考慮到ECP處理產生的焦耳熱效應、電子風力大小、洛倫茲力的大小和相變勢壘均與ECP處理的電流密度有關，而ECP的電流密度又與其輸出電壓成正比。隨着輸出電壓的升高，對亞共晶鐵碳合金進行ECP處理的效果越明顯 ^[2]  。

1.對亞共晶鐵碳合金施加ECP 處理使組織中低温萊氏體減少，促進石墨的生成。隨着ECP 輸出電壓的增加，低温萊氏體的數量進一步減少，而石墨的數量呈相反的變化趨勢，且石墨的尺寸變得粗大；

2.ECP 處理增加了鐵素體的形核率和長大速率，使組織中鐵素體含量增加，珠光體含量降低 ^[3]  。