Grain growth in zone-refined iron

Abstract

The results of a detailed study of isothermal grain growth in zone-refined iron in the temperature range 550 to 850°C are presented. The empirical growth law, D = Ktn, is obeyed and the time exponent, n, increases with temperature, from approximately 1/4 to 1/2. Correspondingly, the driving-force exponent, m, in the rate equation for boundary migration, V = M(∆F)m, varies from 3 to 1. Within the temperature range studied, grain-growth kinetics cannot be represented by a single thermally activated process; the boundary motion appears to be impurity-controlled. The grain size and shape distributions are not log-normal and are practically invariant during normal grain growth. These results are discussed and compared with recent grain-growth theories. Résumé L'auteur présente les résultats d'une étude approfondie de la croissance isotherme du grain dans le fer de zone fondue pour un intervalle de température de 550 à 850°C. La loi empirique de croissance, D = Ktn, est vérifiée et l'exposant n augmente avec la température d'environ 1/4 à 1/2. D'autre part, dans l'équation d'état de la migration du joint V = M(∆F)m, l'exposant de la force motrice, m, varie de 3 à 1. Dans l'intervalle de température étudié, la cinétique de croissance du grain ne peut pas être interprétée par un mécanisme unique activé thermiquement; le déplacement des joints semble être contrôlé par les impuretés. Les distributions de la taille et de la forme du grain ne sont pas log-normales et ne varient pratiquement pas durant la croissance normale du grain. L'auteur discute ses résultats et les compare aux théories récentes de la croissance du grain.