固态相变 教学课件 作者 刘宗昌第5章贝氏体相变与贝氏体5.8贝氏体相变机制.ppt

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1、5.7贝氏体相变机制1．切变学派认为：缺陷与碳原子作用可形成贫碳区。在贝氏体转变孕育期内，由于奥氏体内晶体缺陷与碳原子的相互作用，形成贫碳区和富碳区。在贫碳区内，贝氏体铁素体可以按低碳或超低碳马氏体的切变机制形核。1）在孕育期，母相成分的预分配使母相内溶质原子形成贫化区。2）缺陷与碳原子作用可形成贫碳区。3）奥氏体中出现贫碳区为贝氏体铁素体的切变形核提供了热力学条件。2.扩散学派认为：在孕育期内不可能形成贫碳区。徐祖耀：在贝氏体相变温度，奥氏体不可能或未见Spinodal分解，形成贫碳区。计算证明不能以母相进

2、行Spinodal分解形成贫碳区。奥氏体中的贫碳区、富碳区，是奥氏体中的不同微区，仍保持着单相奥氏体状态。它不同于“Spinodal分解”。SpinodalDecomposition是一种相变过程，是一个相在相变驱动力作用下自发地分解为两个新相的过程。不能将SpinodalDecomposition与奥氏体中的贫碳区、富碳区混为一谈。按Spinodal分解去计算贫碳区，理论上不妥，技术路线不正确。3.贫碳区、富碳区是客观存在奥氏体中碳原子分布是不均匀的。对34CrNi3MoV钢钢锭施以1280℃×25h均质化

3、退火，检测结果表明，带状组织为2级，仍然存在贫碳带和富碳带相间分布的状态。对40钢奥氏体化研究表明，加热速度从50℃/s到230℃/s，奥氏体中存在高达1.4~1.7%C的富碳区，相对地必然存在低于平均含碳量的贫碳区。用统计理论进行计算的结果表明，在含0.85%C的奥氏体中可能存在大量的比平均碳浓度高8倍的微区，这相当于渗碳体的含碳量了，相匹配的是贫碳微区的存在。工业上和实验室实测均表明，奥氏体成分是不均匀的，只能是宏观上的相对均匀。图2加热工艺对钢奥氏体碳含量不均匀的影响如0.18%C（质量分数%）的钢，加

4、热奥氏体化时，奥氏体中碳含量不均匀分布的情况如图2所示。可见在不同加热速度和加热温度下，奥氏体不同微区的碳含量存在很大差别，富碳区的碳含量高达0.8%以上，贫碳区的碳含量在0.05%以下。H13贫碳区、富碳区调幅组织（α1+α2）abcd各类钢的的带状组织缺陷处富集碳在奥氏体中的晶体缺陷处，如晶界、亚晶界、孪晶界、位错、层错等处，畸变能较高，碳、合金元素与这些缺陷发生交互作用，溶质原子浓度往往大大超过基体的平均浓度，这种现象称为内吸附。碳原子、氮原子在位错线上的吸附称为柯垂尔气团。溶质原子在层错附近偏聚，形成

5、铃木气团。这些是微观上的不均匀现象。4.钢中贝氏体相变时碳的扩散1）碳原子在高温区、中温区和低温区都有扩散能力，能够长程扩散。2）在中温区，贝氏体相变与碳原子的扩散有密切的关系。贝氏体相变受碳原子扩散控制。一般认为：铁原子和替换原子是不扩散的。3）切变学派认为：铁原子和替换原子是切变位移；而扩散学派则认为：铁原子和替换原子进行台阶-扩散位移。需要澄清扩散的定义：各种书刊中，扩散一词的定义有所区别，列举如下：（1）“固态中的扩散本质是在扩散力（浓度，电场、应力场等的梯度）作用下，原子定向、宏观的迁移”。这里指出

6、扩散造成原子的宏观迁移。（2）“通过原子（分子）的无规运动，导致宏观传质，这种过程称为扩散。（3）“原子迁移的微观过程以及由于大量原子的迁移而引起物质的宏观流动，称为扩散”。（4）“扩散是物质内部由于热运动而导致原子或分子迁移的过程[16]。（5)原子在固体中从高浓度区域向低浓度区域的运动，称为扩散。扩散的新定义：各名家的定义不同，认识不够一致。综合起来考虑，在此将扩散重新定义为：在金属和合金中，原子（分子）的无规则的定向运动导致的传质过程，称为扩散。这种传质过程是粒子的定向的不规则运动，可以是下坡扩散，也可

7、以是上坡扩散，可能是宏观的物质迁移，也可能是微观迁移(纳米尺度范围)的定向的物质流，传质是有成分变化的过程。5.孕育期内形成贫碳区的试验支持测定某一温度下贝氏体等温转变动力学曲线以及与之相对应的奥氏体点阵常数的变化，也即奥氏体含碳量的变化。如图,可见，中碳钢在转变的孕育期内，奥氏体中的含碳量已经增加，这意味着奥氏体中出现了富碳区和贫碳区。图C)1.39%C的高碳钢，在孕育期内，奥氏体中的含碳量就显著降低，表明等温一开始奥氏体中就形成了贫碳区，奥氏体的点阵常数变小，碳化物析出。等温转变量（曲线1）及奥氏体点阵常

8、数（曲线2）与等温时间的关系（a）0.48C,4.33Mn(b)1.39C,2.74Mn6、贝氏体的形核贝氏体相变形核是单相，即贝氏体铁素体（BF）。按照固态相变的一般规律，贝氏体铁素体的形核是非均匀形核。金相观察表明，上贝氏体一般在奥氏体晶界处形核；而下贝氏体一般在奥氏体的晶内形核，也可在晶界形核。关于激发形核在贝氏体铁素体片条的长大过程中，存在激发形核现象。实验表明，钢中的贝氏体片条几乎都是由亚