固態(tài)相變 教學(xué)課件 作者 劉宗昌第5章貝氏體相變與貝氏體5.8貝氏體相變機(jī)制.ppt

《固態(tài)相變 教學(xué)課件 作者 劉宗昌第5章貝氏體相變與貝氏體5.8貝氏體相變機(jī)制.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、5.7貝氏體相變機(jī)制1．切變學(xué)派認(rèn)為：缺陷與碳原子作用可形成貧碳區(qū)。在貝氏體轉(zhuǎn)變?cè)杏趦?nèi)，由于奧氏體內(nèi)晶體缺陷與碳原子的相互作用，形成貧碳區(qū)和富碳區(qū)。在貧碳區(qū)內(nèi)，貝氏體鐵素體可以按低碳或超低碳馬氏體的切變機(jī)制形核。1）在孕育期，母相成分的預(yù)分配使母相內(nèi)溶質(zhì)原子形成貧化區(qū)。2）缺陷與碳原子作用可形成貧碳區(qū)。3）奧氏體中出現(xiàn)貧碳區(qū)為貝氏體鐵素體的切變形核提供了熱力學(xué)條件。2.擴(kuò)散學(xué)派認(rèn)為：在孕育期內(nèi)不可能形成貧碳區(qū)。徐祖耀：在貝氏體相變溫度，奧氏體不可能或未見(jiàn)Spinodal分解，形成貧碳區(qū)。計(jì)算證明不能以母相進(jìn)

2、行Spinodal分解形成貧碳區(qū)。奧氏體中的貧碳區(qū)、富碳區(qū)，是奧氏體中的不同微區(qū)，仍保持著單相奧氏體狀態(tài)。它不同于“Spinodal分解”。SpinodalDecomposition是一種相變過(guò)程，是一個(gè)相在相變驅(qū)動(dòng)力作用下自發(fā)地分解為兩個(gè)新相的過(guò)程。不能將SpinodalDecomposition與奧氏體中的貧碳區(qū)、富碳區(qū)混為一談。按Spinodal分解去計(jì)算貧碳區(qū)，理論上不妥，技術(shù)路線不正確。3.貧碳區(qū)、富碳區(qū)是客觀存在奧氏體中碳原子分布是不均勻的。對(duì)34CrNi3MoV鋼鋼錠施以1280℃×25h均質(zhì)化

3、退火，檢測(cè)結(jié)果表明，帶狀組織為2級(jí)，仍然存在貧碳帶和富碳帶相間分布的狀態(tài)。對(duì)40鋼奧氏體化研究表明，加熱速度從50℃/s到230℃/s，奧氏體中存在高達(dá)1.4~1.7%C的富碳區(qū)，相對(duì)地必然存在低于平均含碳量的貧碳區(qū)。用統(tǒng)計(jì)理論進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果表明，在含0.85%C的奧氏體中可能存在大量的比平均碳濃度高8倍的微區(qū)，這相當(dāng)于滲碳體的含碳量了，相匹配的是貧碳微區(qū)的存在。工業(yè)上和實(shí)驗(yàn)室實(shí)測(cè)均表明，奧氏體成分是不均勻的，只能是宏觀上的相對(duì)均勻。圖2加熱工藝對(duì)鋼奧氏體碳含量不均勻的影響如0.18%C（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）的鋼，加

4、熱奧氏體化時(shí)，奧氏體中碳含量不均勻分布的情況如圖2所示?？梢?jiàn)在不同加熱速度和加熱溫度下，奧氏體不同微區(qū)的碳含量存在很大差別，富碳區(qū)的碳含量高達(dá)0.8%以上，貧碳區(qū)的碳含量在0.05%以下。H13貧碳區(qū)、富碳區(qū)調(diào)幅組織（α1+α2）abcd各類(lèi)鋼的的帶狀組織缺陷處富集碳在奧氏體中的晶體缺陷處，如晶界、亞晶界、孿晶界、位錯(cuò)、層錯(cuò)等處，畸變能較高，碳、合金元素與這些缺陷發(fā)生交互作用，溶質(zhì)原子濃度往往大大超過(guò)基體的平均濃度，這種現(xiàn)象稱(chēng)為內(nèi)吸附。碳原子、氮原子在位錯(cuò)線上的吸附稱(chēng)為柯垂?fàn)枤鈭F(tuán)。溶質(zhì)原子在層錯(cuò)附近偏聚，形成

5、鈴木氣團(tuán)。這些是微觀上的不均勻現(xiàn)象。4.鋼中貝氏體相變時(shí)碳的擴(kuò)散1）碳原子在高溫區(qū)、中溫區(qū)和低溫區(qū)都有擴(kuò)散能力，能夠長(zhǎng)程擴(kuò)散。2）在中溫區(qū)，貝氏體相變與碳原子的擴(kuò)散有密切的關(guān)系。貝氏體相變受碳原子擴(kuò)散控制。一般認(rèn)為：鐵原子和替換原子是不擴(kuò)散的。3）切變學(xué)派認(rèn)為：鐵原子和替換原子是切變位移；而擴(kuò)散學(xué)派則認(rèn)為：鐵原子和替換原子進(jìn)行臺(tái)階-擴(kuò)散位移。需要澄清擴(kuò)散的定義：各種書(shū)刊中，擴(kuò)散一詞的定義有所區(qū)別，列舉如下：（1）“固態(tài)中的擴(kuò)散本質(zhì)是在擴(kuò)散力（濃度，電場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)等的梯度）作用下，原子定向、宏觀的遷移”。這里指出

6、擴(kuò)散造成原子的宏觀遷移。（2）“通過(guò)原子（分子）的無(wú)規(guī)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致宏觀傳質(zhì)，這種過(guò)程稱(chēng)為擴(kuò)散。（3）“原子遷移的微觀過(guò)程以及由于大量原子的遷移而引起物質(zhì)的宏觀流動(dòng)，稱(chēng)為擴(kuò)散”。（4）“擴(kuò)散是物質(zhì)內(nèi)部由于熱運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致原子或分子遷移的過(guò)程[16]。（5)原子在固體中從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域的運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為擴(kuò)散。擴(kuò)散的新定義：各名家的定義不同，認(rèn)識(shí)不夠一致。綜合起來(lái)考慮，在此將擴(kuò)散重新定義為：在金屬和合金中，原子（分子）的無(wú)規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的傳質(zhì)過(guò)程，稱(chēng)為擴(kuò)散。這種傳質(zhì)過(guò)程是粒子的定向的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，可以是下坡擴(kuò)散，也可

7、以是上坡擴(kuò)散，可能是宏觀的物質(zhì)遷移，也可能是微觀遷移(納米尺度范圍)的定向的物質(zhì)流，傳質(zhì)是有成分變化的過(guò)程。5.孕育期內(nèi)形成貧碳區(qū)的試驗(yàn)支持測(cè)定某一溫度下貝氏體等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)曲線以及與之相對(duì)應(yīng)的奧氏體點(diǎn)陣常數(shù)的變化，也即奧氏體含碳量的變化。如圖,可見(jiàn)，中碳鋼在轉(zhuǎn)變的孕育期內(nèi)，奧氏體中的含碳量已經(jīng)增加，這意味著奧氏體中出現(xiàn)了富碳區(qū)和貧碳區(qū)。圖C)1.39%C的高碳鋼，在孕育期內(nèi)，奧氏體中的含碳量就顯著降低，表明等溫一開(kāi)始奧氏體中就形成了貧碳區(qū)，奧氏體的點(diǎn)陣常數(shù)變小，碳化物析出。等溫轉(zhuǎn)變量（曲線1）及奧氏體點(diǎn)陣常

8、數(shù)（曲線2）與等溫時(shí)間的關(guān)系（a）0.48C,4.33Mn(b)1.39C,2.74Mn6、貝氏體的形核貝氏體相變形核是單相，即貝氏體鐵素體（BF）。按照固態(tài)相變的一般規(guī)律，貝氏體鐵素體的形核是非均勻形核。金相觀察表明，上貝氏體一般在奧氏體晶界處形核；而下貝氏體一般在奧氏體的晶內(nèi)形核，也可在晶界形核。關(guān)于激發(fā)形核在貝氏體鐵素體片條的長(zhǎng)大過(guò)程中，存在激發(fā)形核現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)表明，鋼中的貝氏體片條幾乎都是由亞