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1、第20卷第2期金属热处理学报Vol.20No.21999年6月TRANSACTIONSOFMETALHEATTREATMENTJune1999板条状FCC/BCC相界结构和长大机制王世道俞德刚(兰州铁道学院机械工程系)(上海交通大学)摘要魏氏铁素体、上贝氏体和板条马氏体均是过冷奥氏体板条状相变产物,它们的FCC/BCC相界都接近(111)f密排面。本文用高分辨电镜在原子尺度上观察证实了板条马氏体相界台阶位错结构,结合相变晶体学改进了板条马氏体和魏氏铁素体相界结构模型,这两个模型代表了(111)f/(011)b原子界面外延匹配可能的
2、位错配置类型,同它们各自的长大动力学相容。贝氏体不可能有上述二者之外的相界结构,应通过试验确定,它属于上述两种模型中哪一种。文中研究表明,结合相变晶体学精确地实验和分析贝氏体相界结构,并借以考察其长大本质至关重要。关键词FCC/BCC相界结构错配位错贝氏体长大机制[1~3]近来人们开始重视贝氏体FCC/BCC相界结构研究,试图从相界位错特性考察贝氏体(B)相界移动长大的机制。在奥氏体(A)过冷转变产物中,同上B板条形貌、晶体学相似的还有魏氏铁素体(WF)和板条马氏体(M),这两种相变机制已被公认,并提出了与它们的长大[4~6]机制相容的半共格相界模型,但至今未能应用
3、界面位错理论和表象晶体学理论解释它们[7,8]的相变晶体学。本文试图结合相变晶体学和相界位错理论考察板条M和WF相界结构特征,然后对照上B相界实验结果,探讨B相界位错特性及其移动长大机制。扩散长大形成的WF侧片相界沿(111)f/(011)b面接触匹配,错配位错柏氏矢量b是沿点-[4,5]原子间距相差10%~12%的af/2[101]f~ab[010]b,为容纳方向上的尺寸畸变,错配位错[7,8][4,5]应是纯刃型的,可随相界攀移。WF相界的(111)f结构台阶平行于相界位错的b,台[1]阶引入能明显提高相界共格性,属R-A从FCC和BCC点阵穿插建立的O-B型相界模型
4、。[6]根据仔细的实验研究,S-W对板条M提出位错加结构台阶的相界模型,位错的b与原子间-----距接近相同的af/2[011]f~ab/2[111]b一致,偏离结构台阶方向[101]f~[111]b大约60,其[7]作用是协调台阶方向两相的夹角变化。据外延相界位错理论,这列位错是纯螺型的,可随相界滑动。用TEM技术业已测得铁素体侧片(450~475!形成,低于合金的Bs(530!),应是[1][2]--上B)和上B相界位错b为af/2∀011#f~ab/2∀111#b型,与相界结构台阶偏离约50~[1][2]55。对这种位错结论为刃型或基本是刃型,理由似嫌不足,因为两相
5、沿b方向点阵错配很小,本文针对这两种试验给出的信息,重新分析上B相界实验结果,提出建议。本文收到日期:1998年6月8日初稿,1999年3月1日修改稿本文联系人:王世道,男,1942年8月生,教授,甘肃省兰州市(730070)兰州铁道学院机械工程系38金属热处理学报第20卷1板条马氏体相界结构11实验晶体学相界结构与其相变晶体学密切相关,扩散形成的外延相界运动产生的形状变形与M相界[8]不同。表1为实测的板条M晶体学数据,板条M的形状应变m1d1以前从未测得,本文实[6,9]-测的m1d1与Wayman等推测的m1>03,d1∃[312]f不同,同一h
6、%1:(575)测出两个d1[11]--变体,这两个d1方向与(252)f片状M完全相符,都接近密排方向∀110#f~∀111#b。表1实测的板条马氏体晶体学数据Table1ExperimentalcrystallographyoflathmartensiteinFeNiMnalloy形状变形[10]晶体学取向关系[6]惯习面h%[6,9]马氏体亚结构[6]1方向d1大小m1(111)(1)-f&(011)b高密位d1:~[011]f01374---[101]f~[111]b25~39(575)错缠结[0-11]~[1-11]8~66主导a[-1-11]d
7、(2):*~[-110]01374fb2b1f*惯习面与d(1)-01]-(1)--1的相同,取向关系为(111)f&(011)b,[1f~[111]b25~39(转向与d1的相反),[110]f~[111]b8~6612相界结构实验研究[6]SW对FeNiMn板条M相界位错进行了非常成功的TEM实验观测,与表1所列晶---体学取向关系(OR)、h%1相符,相界位错b=af/2[011]f~ab/2[111]b,相界位错线l=[057]f,位错间距26~63nm。由于受分辨率限制,对建立相界结构模型所需的
