贝氏体相变的形核与长大——贝氏体相变新机制(一)

研究贝氏体形核长大具有重要理论价值。实验观察了贝氏体的形核,从块状贝氏体形成机理研究起,延伸到各种碳含量钢的贝氏体相变机制,指出在超低碳钢中是γ→BF相变,在其他钢中是贫碳区(γ)→BF相变,本质上相同,仅仅组织形貌不同。奥氏体中存在贫碳区,依靠涨落形成贫碳区,贝氏体铁素体在贫碳区中形核。形核地点优先选择奥氏体晶界,仅下贝氏体可在晶内形核。计算了临界晶核尺寸和形核功。贝氏体形核-长大是界面上原子非协同热激活跃迁过程。超低碳贝氏体可呈块状、条片状,增加碳含量时,则以亚单元方式形成贝氏体铁素体(BF),形貌从块状向条片状演化。     

贝氏体相变新机制的研究

21世纪以来,内蒙古科技大学在贝氏体相变理论研究方面取得了新成果。指出了过渡性是贝氏体相变的主要特征;提出了贝氏体的新定义和贝氏体相变的新机制;贝氏体相变在晶界形核,晶核是单相贝氏体铁素体（BF）,不是BF共析分解;在贫碳区形核,是贫碳的γ→α理的无扩散相变,不是切变过程,而是以界面替换原子非协同热激活跃迁方式形核长大;钢中贝氏体碳化物（Bc）在γ/α相界面上形核,向BF中长大,最终被铁素体包围,也是以界面原子热激活跃迁方式进行的。     

60Si2CrV钢贝氏体相变的研究

对60Si2CrV钢分别在450℃和320℃进行了等温淬火,得到上贝氏体和下贝氏体组织。采用OM、SEM研究了贝氏体的结构。发现,60Si2CrV钢的上、下贝氏体均为无碳化物贝氏体,而且计算结果表明,不是按扩散机制而是按相界面热激活跃迁机制长大。     

关于贝氏体铁素体形核的评述——兼复徐祖耀《评刘宗昌等“贝氏体……”一文》

贝氏体铁索体在晶界形核的新观察验证了形核的一般规律.依据试验观察,理论计算得贝氏体临界晶核尺寸和形核功为:a*=16.7 nm;b*=25 nm,△G*=270 J·mol-1,此值合理.奥氏体中贫碳区的存在是普遍事实,试验也测得贝氏体相变孕育期内形成了贫碳区;不能将Spinodal分解与奥氏体中形成贫碳区和富碳区混为一谈.涨落是相变的契机,在孕育期内奥氏体中必由于涨落而形成贫碳区.阐述了非协同热激活跃迁形核机制.大量TTT图分析和实测均表明贝氏体铁索体形核-长大不可能以扩散方式进行.     

钢中贝氏体相变研究新进展

最近支持扩散或切变机制的学派都提供了很多实验观察的事实和理论计算的结果。目前对贝氏体相变机制争论的重点在于:碳原子和合金元素原子在贝氏体相变时的行为,贝氏体的形核理论和整体动力学,贝氏体相变造成的表面浮凸及贝氏体相变晶体学等。对最近这些方面的研究成果以及外界条件(应力、磁场)对贝氏体相变的影响总结分析后发现,钢中贝氏体相变机制可能与钢的成分和相变温度相关而非单一的相变机制。日后需对贝氏体相变与钢的成分和温度之间的关系进行深入研究而并不是仅限于论证贝氏体是由单纯的扩散还是切变机制形成。     

贝氏体相变简介

钢、有色合金和一些陶瓷材料中都存在贝氏体相变。贝氏体钢正成为有益的工程材料。总结评述切变学派和扩散学派作者们以形貌、动力学或晶体学对贝氏体相变机制所持的论点。钢中贝氏体相变以过饱和铁素体开始形成之说迄未得到支持。一些实验已发现替代（置换）型合金元素在相界面上的偏聚,并以此所呈现的拖曳效应说明相变的不完全现象,切变学者以切变机制来解释这个现象,但此现象不是钢中贝氏体相变的普遍情况。贝氏体形成时呈现帐篷形浮突,不具不变平面应变特征;有时马氏体相变晶体学表象理论能近似地应用于贝氏体相变晶体学,但不能以此来判定其相变机制为扩散或切变。溶质拖曳效应以及高分辨电镜对相界面结构实验、热力学研究、磁场和应力场对贝氏体相变影响以及一些预相变现象都确证贝氏体相变籍扩散机制进行。本文作者定义贝氏体为：在Ms温度以上,经扩散相变的产物,多呈片状,形成时会在自由表面上呈现帐篷形浮突。提出贝氏体相变机制进一步研究和应用的展望。     

贝氏体碳化物的形成机理—贝氏体相变新机制

研究贝氏体碳化物的形成规律具有重要理论意义。实验观察表明,在有碳化物贝氏体中只有θ-渗碳体和ε-Fe_(2.4)C,没有特殊合金碳化物。贝氏体碳化物呈短棒状,沿着BF的长轴方向分布(上贝氏体)或与贝氏体铁素体片呈角度分布(下贝氏体),分布于贝氏体铁素体片条内部,即贝氏体碳化物(BC)被贝氏体铁素体包围。贝氏体碳化物来源于贝氏体铁素体片条之间的富碳奥氏体或贝氏体亚单元间的富碳奥氏体。碳化物在BF/γ相界面上形核,并且向奥氏体内部长大。贝氏体碳化物的形核-长大是依靠界面原子非协同热激活迁移实现位移,铁原子和替换原子在BC/BF相界面和Bc/γ相界面上热激活跃迁,BC向奥氏体内长大,也可以向铁素体内长大。     

金属热处理原理研究的新进展(一)

研究过冷奥氏体转变规律具有重要理论意义和应用价值。本文综述了过冷奥氏体转变产物的形成规律。应用QUANTA-400型扫描电镜、JEM-2100透射电镜等仪器观察各种相变的形核情况。发现:珠光体、贝氏体、马氏体相变均优先在奥氏体晶界处形核。珠光体晶核由共析铁素体+共析渗碳体两相组成,共析共生,不存在领先相。珠光体转变是扩散型的共享台阶长大机制;贝氏体相变是界面原子非协同热激活跃迁机制;马氏体相变是所有原子集体协同位移机制,非切变过程。在700～650℃,珠光体临界晶核尺寸r*=150～70 nm;临界形核功△G*=155～292 J/mol。贝氏体在贫碳区形核,晶核是单相(BF),其临界尺度a*=16.7～25 nm,形核功△G*=270 J/mol。马氏体的临界晶核尺寸为7～20 nm,形核功约为200～600 J/mol。过冷奥氏体转变产物的形核是一个逐渐演化的过程,符合相变形核的一般规律。     

Cu-Zn-Al合金贝氏体相变的动力学特征

以膨胀及金相测定确立了Cu-Zn-Al合金由马氏体态加热和经高温母相冷却时,其贝氏体形成的TTT图和动力学曲线.证明贝氏体相变的动力学特征符合Austin-Rickett方程,由马氏体加热形成贝氏体时n值为2.25,经高温冷却时n为1.80;形成贝氏体的激活能约为110kJ·mol~(-1),与溶质原子的扩散激活能相当.     

钢中贝氏体预相变过程的研究

用扫描俄歇显微探针（ＡＥＳ）分析了６５Ｓｉ２Ｍｎ钢中温转变孕育期内碳原子的成分变化。结果表明，在中温转变孕育期等温时，奥氏体晶界附近及晶内均形成可稳定存在的贫碳区。贝氏体预相变的实质是碳原子向晶界及其他晶体缺陷扩散偏聚而形成贫碳区的过程。中温转变孕育期内形成贫碳区具有热力学及动力学可能性。     

贝氏体相变的动力学特征(二)

<正>2从贝氏体相变动力学图探究相变机制在过冷奥氏体转变TTT图中可见,珠光体转变和贝氏体相变曲线相互重叠、交叉,接着演化为两条C-曲线完全分离,形成海湾区,反映了过冷奥氏体存在转变贯序,也反映了贝氏体相变具有过渡性特征。在《贝氏体相变的过渡性特征和定义》一文中已     

贝氏体相变的过渡性

应用系统科学理论分析讨论了贝氏体相变的过渡性。认为，中温区的贝氏体相变带有珠光体分解和马氏体相变的双重特征，具有过渡性。上贝氏体转变与珠光体分解有着本质上的区别，但又有密切的联系；而下贝氏体转变与马氏体相变有密切的联系。从整体上看，上贝氏体具有某些珠光体分解的特征；而下贝氏体则具有马氏体相变的特征。贝氏体在转变机理上、动力学上、组织形貌上都存在明显的过渡性。     

贝氏体相变的形核与长大——贝氏体相变新机制(二)

2.3钢中贝氏体铁素体形核的观察 贝氏体晶核是单相,即贝氏体铁素体BF（α相）。按照固态相变的一般规律,贝氏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。     

贝氏体相变的过渡性特征及定义

把握贝氏体相变的过渡性极为重要。研究表明贝氏体相变具有从扩散型相变到无扩散型相变的过渡性特征,它具有共析分解的某些特征,又跟马氏体相变有联系,同时与二者具有本质上的区别。依据实验事实,科学地修正了贝氏体的概念,给出了贝氏体相变的定义。     

贝氏体相变的过渡性特征

对35CrMo钢等多种材料奥氏体化后进行贝氏体等温淬火,得到少量贝氏体+马氏体+残留奥氏体的整合组织。应用JEM-2100透射电镜和QUANTA-400环扫电镜等设备观察了贝氏体组织的形貌和亚结构。综合分析了贝氏体相变的特征。研究表明,过冷奥氏体随着温度的降低具有转变贯序,贝氏体相变在组织形貌、亚结构方面具有过渡性。贝氏体相变动力学具有交叉性、重叠性、变温性和等温性的过渡性特征。贝氏体相变中铁原子和置换原子以非协同热激活跃迁方式位移,表明贝氏体形核长大具有过渡性。     

贝氏体相变机制的研究进展

简要地总结了清华大学贝氏体相变研究组在贝氏体相变领域的主要研究成果。包括以下方面 :①利用TEM、AFM、STM发现了钢及有色合金中的贝氏体超精细结构 ;②利用STM发现贝氏体表面浮突大多是由与超亚单元相对应的“帐篷型”小浮突群组成的 ;③利用TEM和STM证实了三维巨型台阶存在的普遍性和可动性 ;④发现钢中贝氏体碳化物在α/γ界面的γ侧形核并向奥氏体内生长 ;⑤概述了贝氏体的激发形核 台阶长大机制及其理论计算 ;⑥用前述相变机制解释了贝氏体的多层次复杂结构 ,以及上贝氏体、下贝氏体等不同形态的形成原因。     

热轧态Cu-Fe-P合金的相变动力学研究

通过对热轧态Cu—2．5％Fe—0．03％P—0．1％Zn合金导电率与析出的第二相体积分数之间的变化关系的测定与分析，研究了该合金的相变动力学。由合金在不同温度时效时的导电率实验数据确定了该合金的相变动力学方程的系数，从而描绘出不同温度时效时的相变动力学“S”曲线以及等温转变TTT曲线。     

钢中贝氏体组织形态和亚结构(一)

研究贝氏体组织形貌和亚结构具有理论意义和工程应用价值。近年来应用TEM、SEM、STM、LSCM等设备观察研究了贝氏体的组织形貌和亚结构。研究表明贝氏体组织形貌和亚结构较为复杂,并随着转变温度的降低和碳含量的增加而演化。贝氏体组织中存在复杂的亚结构,存在亚片条、亚单元、较高密度的位错、精细孪晶等。贝氏体的组成相较多,除贝氏体铁素体基体外,还存在θ渗碳体、ε-Fe2.4C、残留奥氏体、马氏体等相。贝氏体组织中的碳化物只有θ渗碳体,ε-Fe2.4C,没有特殊碳化物。碳化物形状、大小、分布状态不同导致组织形貌多样。阐述了贝氏体组织形貌和亚结构的影响因素和形成机理。     

分级淬火中硅诱发贝氏体相变的研究

采用新型分级淬火工艺生产高硅贝氏体球铁，将试样奥氏体化后，人常温介质中分级淬火，使球铁在230℃箱式电炉中等温转变成贝氏体组织，与传统的盐浴等温淬火贝氏体球铁进行比较。利用SEM、硬度计、冲击试验机等分析测试技术，对材料的微观组织和力学性能进行了研究。结果表明：采用分级淬火工艺生产高硅贝氏体球铁时，在Si含量大于3．3wt％时，对贝氏体相变具有显著的诱发作用，从而使贝氏体球铁组织细化，力学性能提高（52—56HRC、αK达12—15J／cm^2），并对此进行了理论分析。