钢中贝氏体相变机制的研究Word格式.docx
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fr l c】a f)b 圈8近NW荧系下(.)择世界面在完垒世弛状态F 35r3 掏古阶化后两午兀t 阵点滑【l]与【Or旬舒布透视图11r]]i Fi. Ltiearnen d ̄-n oterlxdpicp[l ̄i I, 35 ̄peerditraeudrteapoig6at ragmetajett h eae rniaO—alcpslf3)rfre nefc ne h prx—c,ee ReEI—rltnhp0ssclnvwdaogl1aad【OtblI& W eisi,5—et ie ln 1h()n1](】INao roeT" 图7 氏忙磺化物TE暗场慷与叫场像眭毗氏怍碳化橱形成过程示意图 Fi ag7f TEM akfl maeo an (cmetei 。
22 1.C03i03ndr edig fbilicleni nF一 C 2 S .M le2【)rbEM rgtft fbiilC[ellbih edo art e1ttitc]t川crieisd ani ri)abd niebikcfre elf Sthsofctdeprcpiatonprcs c ce arl eiti oesiF1O H .C38Cr(e hwigdsrbto fitsan itiuino snf)dTEdr ed1g lbiiL ̄][i fF~ C08CrM akfl maeoanli Cne1tl eJ0 8 tP1中的碳浓度分布都密切幸关.方鸿生等[1日2首次发现,下 2贝氏体碳化物证铁索体/嗅氏体界面巨型台阶的奥氏怍 一阶面附近骢|体 铁紊体界面处魍氏体一倒析出,向奥乇并 氏体基体长凡,碴着与两牛 面 离的增加碳富集程度 玎l 逐渐降低.形戚的碳化物截 逐渐变细.最后呈噢形.懊 侧析出,如图7a中n,b等箭头所示,fl、c它(:
互平 ]qf行,呈凄形,蛆一端接近界面,碳化物也将被吸氏悻铁 较索体包围,蛐围7b听示;
上出过程,图7所示, 析如c 根陷于吼氏体铁素件内部 但楔尖处于奥氏体内部 表明 i化物在奥氏1形棱井同魄氏体内K凡;
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}车铁翥体侧向迁移 和碳化物长人相互竞争 碳化物最终将被继续生长的贝 即:
由于吼氏体铁索体巨型台阶阶面前沿富碳.碳化物在
5期 方鸿生等:
钢中贝氏体相变机制的研究 455 嘶l Grwt deohlg eq ——_l .。
1嘶 2. 0(f) c ,, J / 15. —名10. 05. 一 —一, 一,Fa-n 0. 0300 400 500 Tmprtr。
℃ eeaue600 700 图8贝氏体激发形核一台阶长大机制示意图 Fi8Sceaisofsphtcnceton—egwiegrwt olg. hmtc ymatei ulai—ldes ohmde ()ncaino h ra c frwhlg ()cnettnpolo itreae ()n()ault ntebodfeo ot eebocnri rfefanef racadd eoagdaoi camutae tcuamoe foeaduprbii ()3Dsutrldlflebiicpae()llrrtrldlo wrn pe antiysu sl ee- tcuamoeo wrant lt fr o i vrtno下twt eratntmprtr n abncnet下teicbtnt,:
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hn下t1tespteincai oal i c dpyceosa1氏体铁素体包围,正如透射电镜观测结果,下贝氏体碳化 物是分布于贝氏体铁素体基体上,但它并非由铁素体中析 出,而是由奥氏体中析出.当然,碳化物也有可能在亚单元 间的奥氏体膜中析出,如图7d所示.上述析出过程中, 碳化物和铁素体及奥氏体都保持一定的取向关系以降低 两相间的界面能. 变过程.含有生长台阶的界面如图8a所示,在贝氏体片 条长大过程中,生长台阶附近铁素体/奥氏体界面两侧的 碳浓度处于类平衡状态,分别用c一和 / 。
表示,如图 8b所示,铁素体宽面上台阶迁移的速度完全取决于台阶 附近奥氏体中碳浓度梯度,在台阶迁移过程中,大量碳将 被从铁素体中排除到附近的奥氏体中,碳浓度梯度逐渐从 l变化到1再逐渐变化到1,l2,3如图8b所示,碳浓度梯 度是逐渐下降的,台阶迁移的速度也就会逐渐下降,因而 5激发形核一台阶长大模型 在以上大量实验事实基础上,方鸿生等[,】出了12提23 贝氏体激发形核一台阶长大机制,其中激发形核是指“在 母相和新相成分差别较大的情况下,后析出的新相藉助于 析出物新相的界面形核 激发形核分为面面、,边边和面边 三种方式【_台阶生长机制是指以台阶侧向迁移增厚长 4J大.激发形核和台阶生长之间的竞争贯串于整个贝氏体相 在台阶宽面上形成的核胚在被淹没之前就有可能长大.定 量计算表明【,2形核的孕育时间7和台阶迁移一个台阶 引-间距 所需时间t之间的比值如下:
72ka暑P-4T 一=・---—------ —---------- - t A h
金属学报 其中 为Blman常数,了为绝对温度,n为otnz’ 相的平均葭l哗常数,三却状品正 边缘的界面能.z 4卷 L为碳原f在奥氏体中的活度, 是Fc原子在铁索体中 的平均原子体积.曲是帽变驱动力和弹性应变能之和, P=v.D(b2其中L台阶长大速度,h为台阶高度.D/,是 为碳在鹦氏体中扩散系数). 由卜式可l.当r <l耐卸/形成的枝胚不会被删向 j壬移的台阶吞并,可以激发蟛核长大.形成吸氏体多层戎 精细结l相反,Tt时,恂当i>1新形成的梭旺将被侧向迁 移的台阶吞没.上式中T 和相变温度l关系如图8昕 /丁f示,显然温度越低,碳浓度越高,则越有刮于皿氏体多屡 次精细结构的形成.而较高转变温度下,发形核方式将 激主要为面面激发.新形成的相变单元一般会和先形成的相 变结陶单元 行 具有大致相同的取向关系和形貌特征, 这种情况下一般会形成典型的上匝氏体组织,如田8c所 示;
当柙变温度转低时,呵面和边遗激发形核都会大量发 生.矾f体亚结构就会趋于复杂,成典型的下 f津组 ∈形=乇织,如图8d和e所示,其中圈8e为典型下叽氏悼整『车 形貌和精细缔幸的三维示意图.勾碳化物一般析出于上匝氏 体亚片条问或下哦氏体亚单元或超皿单元问. 典型的上F吼氏体双磨面如图9和ca中字母所示,其 中上哑氏体三维形态为板条状亚结构瓶成的板条束状,下 氏体三维形惫为豳片畦结构组成的片条柬特;
于二昔舟 之问的为椭圆度渐变的椭圆片柬状的过渡态,如图9b所 示 这表明从上n氏体到下呱氏体形貌是连续变化的,而 1不是突变的,叹氏体与下呱氏体之间在相变机制上没有 上本质差男1ll2;
由上述激发开梭 台断长大机制分析可 j2 {缶,激发形棱疗式和台阶生长速度的不同是导致上、下贝u 氏体以受魂氏体铁素体和晶界仿品型铁索体 同形态的 根本原围. 6结论 f)1发现钢中口氏体的最小基本单元町以是亚片条、1 亚单元、超亚单元或超超亚单元.其最小基本单元的层次 图0贝氏肄烈磨面SEM图幛 Fi9SEM dug M ̄uraefc mirrlo pe bit cogap ̄fupranle取决于钢的成分和贝氏体形成温度碳和合金元素含量愈 高,形成温度愈低,则!
氏悴的单元层次愈多.超亚单元 及超超亚单元的R寸约为几十纳术. (5 / n30七/3mi)()tnioa9fc5mi5l 2 na,rsil tn ahli90℃/ai.5 2 nbadant5e(5rn30Ci3mi)
【)n le ane(5ori ̄90℃/ l,8c/3ml)i wbt5mn20.2 nc)j nh珈4C一25n—L4 M_Sl()发现钢中贝氏体浮凸实质上是由亚片条或哐单 2元 超亚单元、超超亚单元浮凸形成的浮凸群.唯有贝氏 元宽面接近(3).35t0点阵理论分析表明(3)为近N 35r—w关系下的择忱界面,为非滑移型界面. (1Ⅱ氏体碳化物在铁索体/奥氏体界面的奥氏体一 4!
侧形棱 并I骢氏体内I大龟乇= 通常在透射电镜下观测到下 匝氏体中分布的碳化物是由于奥氏体铁素体与碳化物二 群竞争长大,其中铁素体长大较快,量碳化物被快速长 大大的铁素体包围越过,陷入铁素体中,井非是由铁索体 而中析出 体中最小基本单元的浮凸才能反映贝氏l相变的物理袁 车质.并发现贝氏体中最小基本单元浮凸可以是帐篷型,它 不具有不变平面应变的切变特征. ()3锕中吼氏体相变单元宽面上仔在三维巨型台阶, 井证实它在不同成分、组织形态、工艺下形成的基本单元 宽面上存在 具有普遍性;
同时发现n 9一 Cr台lC709 盒中叽氏体铁索体取向为近Nw无理取向关系, 相变单
钢中贝氏体相变机制的研究 AaonoH .Wel rsn IlsC.JOM,1569;
8:
1621 475 ()5提出贝氏体激发形核一台阶生长的形成机制.激发形 核即为在母相和新相成分差别较大的情况下,后析出的新 相藉助于析出物新相的界面形核.台阶生长机制是指以台 阶侧向迁移增厚长大.激发形核和台阶迁移在相变过程中 相互竞争,交替重复进行,贯穿于整个贝氏体相变过程, Bhadhi K H,Chrsin .MealnuneaH D itaJWtl 0,190 9;
21:
77A6 FagH n S,Wa ngJJ,Ya G.PrgNa Sc,19ngZ o ti93;
3:
5 25’ (方鸿生,王家军,杨志刚.自然科学进展,19;
2) 93355 FagH WagJJn S,n ,Ya G, M, Z,ZngY ngZ LiC BoX he 从而本贝氏体得以长大并形成复杂的精细结构;
由于激发 形核方式和台阶生长过程的不同,导致由板条状上贝氏体 逐渐过渡到片状下贝氏体,其间无突变过程. K.ii rnfrtnBin:
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BantTasomai.eigSic r,99eoje 51 2(方鸿生,王家军,杨志刚,李春明,薄祥正,郑燕康.贝氏体 相变.北京:
科学技术出版社,19:
1) 9952 Ko T,CotrlSA.IonSte ns,15tel r ellt92;
127:
30 7()6提出的贝氏体激发形核一台阶生长的形成机制解 释了贝氏体超精细结构的形成、表面浮凸的特征、碳化物 的形成、贝氏体形成的全过程以及各种贝氏体形态的形成 原因. BoX FaZ,ngH S,Wa ngJJ.MatrTr ̄JIt1978:
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