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。     

贝氏体预转变研究

运用扫描俄歇微区探针检测贝氏体预转变过程奥氏体晶界附近碳原子的分布，发现碳原子在晶界富集，近晶界区贫碳。建立了考虑晶界的贝氏体预转变热力学模型。计算结果表明，晶界附近贫碳区的形成满足热力学条件。     

贝氏体预转变研究

运用扫描俄歇微区探针检测贝氏体预转变过程奥氏体晶界这碳原子的分布，发现碳原子在晶界富集，近晶界区贫碳，建立了考虑晶界的贝氏体预转为预热力学模型，计算结果表明，晶界附近贫碳区的形成满足热力学条件。     

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.     

“相间沉淀”的实质——珠光体转变研究之三

所谓"相间沉淀",其产物是铁素体基体上分布着弥散的碳化物颗粒,多数是特殊碳化物(MC),有时为渗碳体。碳化物颗粒极为细小,只有几个纳米大小,一般呈不规则分布,有时呈点列状规则分布。"相间沉淀"的机制是:过冷奥氏体在孕育期通过涨落形成贫碳区和富碳区,在奥氏体晶界处形成新相晶核。晶核由铁素体和碳化物两相构成,共析共生,本质上是以伪共析形式完成的珠光体转变。     

奥氏体贫碳区性质与贝氏体相变热力学SCIEI

奥氏体内贫碳区可分为三类,即平衡贫碳区、非平衡贫碳区及随机贫碳区,分析计算了各类贫碳区内奥氏体转变为同成分铁素体的相变化学驱动力,根据奥氏体贫碳区内贝氏体切变转变机制计算了贝氏体相变开始温度B_s,3％Cr钢和CrMo钢在其B_S温度可获得的最大相变驱动力。在整个贝氏体相变温区,贝氏体铁素体以部分过饱和碳量切变形成的构想在热力学上是可能的。     

金属合金等温相变的体激活能及相变机制I.钢的中温(贝氏体)等温相变

钢的中温(贝氏体)等温处理获得的上、下贝氏体和粒状组织,都具有各自独立的C曲线;在转变初期均能获得单一的组织,而在转变的中、后期通常可获得相邻两组织的复合体.必须用单一组织和Arrhenius关系求相变产物的体激活能.将体激活能、组织形貌和体自由能曲线相结合可诠释下述论点:下或上贝氏体是碳原子扩散控制下在奥氏体中的贫碳或极贫碳区,进行"军队型"(队列式)原子无扩散马氏体样切变相变;而粒状组织是碳原子扩散控制下在奥氏体中的最贫碳区,发生"平民型"(非队列式)原子无扩散界面控制相变.     

金属合金等温相变的体激活能及相变机制——Ⅰ．钢的中温（贝氏体）等温相变

钢的中温（贝氏体）等温处理获得的上、下贝氏体和粒状组织,都具有各自独立的c曲线;在转变初期均能获得单一的组织,而在转变的中、后期通常可获得相邻两组织的复合体．必须用单一组织和Arrhenius关系求相变产物的体激活能．将体激活能、组织形貌和体自由能曲线相结合可诠释下述论点：下或上贝氏体是碳原子扩散控制下在奥氏体中的贫碳或极贫碳区,进行“军队型”（队列式）原子无扩散马氏体样切变相变;而粒状组织是碳原子扩散控制下在奥氏体中的最贫碳区,发生“平民型”（非队列式）原子无扩散界面控制相变．     

MIDDLE TEMPERATURE TRANSFORMATION OF MASSIVE FERRITE IN LOW OR MEDIUM CARBON ALLOY STEELS

在低、中碳合金钢的中温区内,除板条状铁素体转变外还存在块状铁素体转变。中温块状铁素体的三维形态呈不规则的或等轴的块状,系由较高密度位错的块状亚结构所组成,它可在晶内或晶界形核,非共格长大。在相变时,γ/α间不具有固定的位向关系、惯析面与长大取向。随着形成温度的降低,在块内可出现不同分布方式的碳化物,它们与基体间各具有一定的位向关系和惯析面。在块内、块间或沿晶界可形成富碳的岛状组织,常温下它是由M或M+A所组成,其中马氏体与母相间有K-S和N-W位向关系。初步认为,中温块状铁素体组织的形成是铁原子短程扩散的γ→α转变与碳原子长程扩散并以富碳岛状组织或碳化物的方式出现的综合结果。     

低中碳合金钢的中温块状铁素体组织

在低、中碳合金钢的中温区内,除板条状铁素体转变外还存在块状铁素体转变。中温块状铁素体的三维形态呈不规则的或等轴的块状,系由较高密度位错的块状亚结构所组成,它可在晶内或晶界形核,非共格长大。在相变时,γ/α间不具有固定的位向关系、惯析面与长大取向。随着形成温度的降低,在块内可出现不同分布方式的碳化物,它们与基体间各具有一定的位向关系和惯析面。在块内、块间或沿晶界可形成富碳的岛状组织,常温下它是由M或M A所组成,其中马氏体与母相间有K-S和N-W位向关系。初步认为,中温块状铁素体组织的形成是铁原子短程扩散的γ→α转变与碳原子长程扩散并以富碳岛状组织或碳化物的方式出现的综合结果。     

Fe－C合金贝氏体在奥氏体贫碳区切变相变机制的热力学分析

对Ｆｅ－Ｃ合金贝氏体在奥氏体贫碳区形成机制进行了热力学分析．结果表明，贝氏体相变驱动力随奥氏体贫碳区含碳量的降低而增加；在Ｂｓ温度，贝氏体临界相变驱动力（绝对值）为４７０─１２００Ｊ／ｍｏｌ，随合金含碳量的增加而增加；贝氏体铁素体初始含碳量为部分过饱和碳，其过饱和程度随相变温度的降低而增加，且相变驱动力亦相应升高．在整个贝氏体转变温区，初期贝氏体在奥氏体贫碳区马氏体式切变形成具有热力学可能性．     

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。     

Mn-Si-Cr系中碳钢在过冷奥氏体状态下变形时的显微组织演变

将Mn-Si-Cr系中碳钢在过冷奥氏体状态下进行低速率变形, 变形促进先共析铁素体转变, 但未见层状珠光体形成. 铁素体在奥氏体晶界和晶内形核, 以近似等轴状长大、交联, 并分割奥氏体, 形成富碳奥氏体区. 随着变形量的增大, 铁素体可在富碳奥氏体区内部继续形核长大并交联, 导致富碳奥氏体区不断被分割且碳浓度升高, 当碳浓度足够高时, 一次析出球状碳化物可在富碳奥氏体区边界处形成, 尺寸为0.5-1 μm; 变形过程中铁素体的动态回复和再结晶导致碳原子从Cottrell气团中逸出, 在铁素体内部形成几十纳米的二次析出球状碳化物.     

40Cr钢渗氮过程中碳原子的迁移

将正火４０Ｃｒ钢样在不同温度下进行不同时间的气体渗氮，对其横断面进行波谱分析，发现渗氮前沿附近自始至终存在着典型的贫碳区，其两侧为富碳区，透射电镜分析结果表明，碳原子的重新分布包括碳化物的回溶、碳的扩散及碳化物长大三个过程。     

钢中相变的自组织

为深入探讨材料科学理论，研究钢中的相变机制，应用科技哲学的观点分析论述了钢的系统自组织特性，认为钢中的相变具有自组织功能和非线性相互作用。分析了钢在珠光体分解，马氏体转变，贝氏体转变等相变机理，组织形态等方面的自组织及其复杂性，认为相变控制一元化，组织形貌多元化，共析分解是个自组织过程，具有铁素体和渗碳体互为领先相的整合机制，马氏体相变首先产生“准马氏体”形式的结构涨落，通过位错或层错的运动，迅速放大这种涨落，使得原结构失稳，建构一种新结构，即马氏体晶体结构；以孪生切变完成马氏体相变，应当有孪生涨落，放大这种涨落，则以孪晶构成马氏体晶核。贝氏体转变在孕育期内，通过落涨必然形成贫碳区和富碳区；上贝氏体和下贝氏体有不同的转变机制，当然也有各自的转变动力学曲线，实际上各种组织的形貌都是形形色色的。     

微合金钢焊缝针状铁素体相变热力学研究

基于预相变形成奥氏体贫碳区的特点,采用KRC、LFG、MD活度模型和超组元算法,建立了Fe-C-X系微合金焊缝针状铁素体在奥氏体贫碳区切变转变的相变热力学模型,并针对某种微合金钢成分进行了数值计算.结果表明,三种模型具有相同的变化规律,即针状铁素体相变驱动力随着奥氏体贫碳区碳含量的降低而增加,随着相变温度的降低而增加.因此,基于贫碳区的相变模型可获得比以往模型更大的相变驱动力,从热力学角度来讲,针状铁素体在奥氏体贫碳区很可能具有切变转变的相变过程.     

碳含量对铬钼钢贝氏体组织形貌的影响

取超低碳的高纯钢和12CrMo、20CrMo、35CrMo、9Cr2Mo和GCr15等工业用钢,淬火时发生中温转变．然后应用QUANTA-400型环境扫描电镜观察贝氏体组织形貌的变化。发现,随着碳含量的增加,过冷奥氏体在中温区的转变,由块状相变到低、中碳无碳化物贝氏体转变,演化到高碳羽毛状上贝氏体和竹叶状下贝氏体。表明含碳量对贝氏体形貌产生显著的影响。探讨了影响机制,认为：（1）块状转变与贝氏体相变有亲缘关系。贝氏体相变时由成分涨落形成贫碳区,并且在贫碳区中形核（BF）,它与块状转变的γ→α没有本质上的区别,属于非协同型的无扩散相变。依靠原子的热激活跃迁进行界面移动的过程,新相可连续长大。（2）随着碳含量的增加,在贝氏体铁素体片条之间留下富碳的奥氏体薄膜,铁素体片条之间不能融合时,则得到无碳贝氏体;如果BF片条之间的富碳奥氏体中析出碳化物,则形成羽毛状上贝氏体;如果在BF／γ相界面上析出碳化物,将贝氏体片分割成许多细小的亚单元,则得到竹叶状下贝氏体。     

高氮奥氏体中温非连续相变TEM观察

用TEM对高氮奥氏体225℃中温回火3．5h的试样进行了仔细的观察。结果发现：高氮奥氏体在以连续相变方式析出弥散γ‘-Fe4N的同时，还存在几种不同形貌的非连续相变分解产物。除了常见的在晶界、位错、孪晶界等缺陷位置出现以非连续相变方式形成的层片状结构外，还在晶内发现有纺锤状的转变产物，它们沿一定的方位平行分布，其内部具有层片状的亚片条。晶界处的分解产物由γ‘-Fe4N和α-Fe两相平衡组织组成，其余都只发现γ‘-Fe4N与贫氮γ-Fe的两相亚稳定组织。作者认为：高氮奥氏体中温分解是个多种机制并存的复杂相变过程，有待进一步深入探讨。     

相变分类及热力学分析商榷

金属固态相变被简单区分为切变型、扩散型两类,难免引起质疑甚至混乱.建议按照J.W.Christian的意见,将多型性转变、块形转变、晶粒长大、再结晶等化学成分不变的相变从扩散型相变中分离出来,单列为界面过程控制类.钢中硅、铬等元素微观分布不均匀性对过冷奥氏体恒温转变孕育期内贫碳区的形成有一定影响,应与晶体缺陷的影响共同考虑.以母相、新生相的成分-自由焓曲线为主体的热力学分析示意图,是根据热力学基本定律导出的规律作出的,不宜反过来用它说明原始规律,也不应用它作为分析问题的主要论据,更不应随意添枝加叶,令人莫测高深.     

600MW机组锅炉末级过热器爆管原因分析

针对某电厂2210 t/h锅炉末级过热器TP347H奥氏体不锈钢爆管试样进行爆口宏观检验、材质成分分析和金相组织检验。综合测试分析认为,在短时超温运行后,晶界析出大量碳化物,使晶界附近形成贫铬区,晶界严重弱化;管外壁的浅表折叠形成残余应力和粗大晶粒形成了应力集中脆性区域。在高温运行工况下,内壁的晶间腐蚀,外壁应力集中脆性区域承载能力的下降和残余应力三者共同作用下,其韧性、强度和有效承载截面逐步减小,最终在介质内压周向应力作用下导致断裂。