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电化学抛光 (EP) 通过选择性地去除工件表面区域的特定特征（例如粗糙度和氧化物）来创建镜面状表面。 当向酸性溶液施加电压时，金属表面上的离子溶解，留下镜面。 与机械抛光或聚焦离子束铣削相比，由于 EP 不施加可能严重改变金属试样表面特性的外力和/或变形，因此它被广泛用作制备金属试样以进行精密微观结构观察的工艺。 尽管 EP 只是通过在阳极处向样品表面施加电流来引发电化学反应的过程； 然而，有趣的是，已经观察到显着的α'马氏体转变，尽管已经报道了在电化学充氢过程中阴极发生马氏体转变。 因此，本研究分析了电化学抛光过程中α马氏体相变的特点，并提出了其机理。

浦项科技大学和首尔国立大学的学者发现，16Cr-5Ni亚稳态奥氏体不锈钢在电化学抛光（EP）过程中发生了显着的马氏体相变。 通过电子背散射测量发现，α'马氏体的数量随着施加电压的增加和放电时间的延长而增加。 有趣的是，通过对比 EBSD、X 射线衍射仪和铁素体显微镜的测量结果，可以确定马氏体相变发生在 EP 发生的表面。 利用COMSOL多物理场方法计算了不同外加电压下的表面电荷分布，探讨了电沉积诱导马氏体相变的机理。 为了准确考虑样品的表面形状，使用原子力显微镜测量粗糙度的三维空间分布，并将其用作 COMSOL 多物理场仿真的初始条件。 最后，通过反映表面电荷分布的第一性原理计算，得出结论：在电化学抛光过程中，由于表面电荷的积累，奥氏体不锈钢表面发生应力诱发马氏体相变，产生了显着的应力。 相关文章以“Martensitic transformation during electrochemical polishing of metastable austenitic stainless steel”为题发表在Acta Materialia上。

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图 1. 用于粗糙度形态分析的原子力显微镜 (AFM) 图像 (a) 获取 30 × 30 μm 区域的 3D 图像，(b) 3 × 3 μm 区域的 3D 图像，以及 (c) 3 × 3 μm 区域 Z-区域轴高分布等高线图

图 2. 围绕不锈钢表面粗糙度发生的电化学抛光 (EP) 和氧化还原反应的示意图。

图 3. EP 仿真模型概览 (a) EP 的设计仿真条件和尺寸，(b) 粗糙度的不同定义及其对应的网格条件，以及 (c) EP 仿真的边界条件

图 4. 用于密度泛函计算的铁结构的各种视图 (a) FCC(111) 体结构的超晶胞，(b) 分别显示 FCC(111) 和 BCC(110) 平面的超晶胞俯视图。

图5 电处理条件对16Cr-5Ni-0.15C-0.1N-0.9Si-0.3Mn (wt.%)不锈钢马氏体相变的影响 (a) 1150℃退火1h样品的对极曲线和相图钢粗糙度，以及 (b) 在不同电压和不同火花持续时间下马氏体含量的电子背散射图像。

图 10. 将表面离子电荷密度 (C/m2) 转换为面心立方 (111) 面上每个 Fe 原子的电子数的过程； the calculated surface electron charge density can be divided by the face centered cubic (The number of electrons on the 111) surface：面心立方（111）面上的面积和电子电荷。

图14 16Cr5Ni-0.15C-0.1N-0.9Si-0.3Mn(wt.%)不锈钢室温真应力-应变曲线和加工硬化率曲线

在16Cr-5Ni-0.15C-0.1N-0.9Si-0.3Mn (wt.%)不锈钢中，本研究发现了意想不到的α'马氏体相变现象。 采用电子探针、X射线衍射仪和铁素体显微镜对电火花加工后的试样进行分析，发现α'马氏体的形成主要集中在不锈钢端面上。 通过原子力显微镜定量分析EP处理过程中表面粗糙度的形貌特征，统计分析Rku、Rq和基长数据钢粗糙度，阐明电化学抛光处理过程中α'马氏体的形成机制。 根据粗糙表面的形状和尺寸，进行多物理场模拟以计算在电沉积过程中每个铁原子通过粗糙表面的电子数。 通过密度泛函理论计算，确定了晶格中电子流入引起的电致应力。 通过分析电化学抛光诱导应力下马氏体相变的相互作用能，阐明电化学抛光可发生热力学稳定的α'马氏体相变。 （文：SSC）