電化學(xué)拋光(EP)通過選擇性地去除工件表面區(qū)域中的特定零件（如粗糙度和氧化物）形成鏡面狀表面。當(dāng)電壓施加到酸性溶液中時(shí)，金屬表面上的離子溶解，留下鏡面。由于與機(jī)械拋光或聚焦離子束研磨相比，EP不施加可能嚴(yán)重改變金屬試件表面特征的外力和/或變形，因此它被廣泛用作制備金屬試件以進(jìn)行精確顯微組織觀察的工藝。雖然EP只是通過在陽極處向試件表面施加電流來引起電化學(xué)反應(yīng)的過程；然而，有趣的是，已經(jīng)觀察到在幾種亞穩(wěn)奧氏體不銹鋼的電化學(xué)拋光過程中發(fā)生了顯著的α’馬氏體相變，盡管已有報(bào)道在電化學(xué)充氫過程中在陰極發(fā)生馬氏體相變。因此，本研究分析了α在電化學(xué)拋光過程中發(fā)生馬氏體相變的特點(diǎn)，并提出了其機(jī)制。

來自韓國(guó)浦項(xiàng)科技大學(xué)和首爾大學(xué)的學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，16Cr-5Ni亞穩(wěn)奧氏體不銹鋼在電化學(xué)拋光(EP)過程中發(fā)生了顯著的馬氏體相變。通過電子背散射測(cè)量發(fā)現(xiàn)，隨著外加電壓的增加和放電時(shí)間的延長(zhǎng)，α’馬氏體量增加。有趣的是，通過比較EBSD、X射線衍射儀和鐵氧體顯微鏡的測(cè)量結(jié)果，可以確定馬氏體相變發(fā)生在發(fā)生EP的表面。用COMSOL多物理方法計(jì)算了不同外加電壓下的表面電荷分布，探討了電沉積誘發(fā)馬氏體相變的機(jī)理。為了準(zhǔn)確地考慮樣品的表面形狀，本研究使用原子力顯微鏡測(cè)量了粗糙度的三維空間分布，并將其作為COMSOL多物理模擬的初始條件。最后，通過反映表面電荷分布的第一性原理計(jì)算，得出結(jié)論：在電化學(xué)拋光過程中，由于表面電荷的積聚，導(dǎo)致應(yīng)力誘發(fā)奧氏體不銹鋼表面的馬氏體相變，從而產(chǎn)生顯著的應(yīng)力。相關(guān)文章以“Martensitic transformation during electrochemical polishing of metastable austenitic stainless steel”標(biāo)題發(fā)表在Acta Materialia。

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https://doi.org/10.1016/j.actamat.2022.118612

在16Cr-5Ni-0.15C-0.1N-0.9Si-0.3Mn(wt.%)不銹鋼中，本研究發(fā)現(xiàn)了一種意想不到的α’馬氏體相變現(xiàn)象。用電子探針、X射線衍射儀和鐵氧體顯微鏡對(duì)電火花處理后的試件進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)α’馬氏體的形成主要集中在不銹鋼的末端表面。利用原子力顯微鏡定量分析了EP處理過程中表面粗糙度的形態(tài)特征，并對(duì)R_ku、R_q和堿基長(zhǎng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，以闡明電化學(xué)拋光處理過程中α’馬氏體的形成機(jī)制。根據(jù)粗糙面的形狀和尺寸進(jìn)行了多物理模擬，計(jì)算了電沉積過程中每個(gè)鐵原子通過粗糙面的電子數(shù)。通過密度泛函理論計(jì)算，確定了電子流入在晶格中產(chǎn)生的電致應(yīng)力。通過對(duì)電化學(xué)拋光誘發(fā)應(yīng)力下馬氏體相變相互作用能的分析，闡明了電化學(xué)拋光處理可以發(fā)生熱力學(xué)穩(wěn)定的α’馬氏體相變。