巨型台阶的透射电镜观察及其可动性探讨

用透射电镜观察了下贝氏体铁素体宽面上三维形态的巨型台阶，发现巨型台阶可在异相前沿堆积而成尺寸更大的巨型台阶。导致巨型台阶堆积的相为另一片下贝氏体铁素体或下贝氏体碳化物。实验观察到下贝氏体碳化物在巨型台阶前沿奥氏体内析出，而并非在下贝氏体铁素体内析出。有关巨型台阶的堆积与下贝氏体碳化物来源的实验结果为下贝氏体铁素体扩散控制台阶长大机制提供了重要的实验证据。     

200Cr12钢下贝氏体碳化物来源及形成机制

通过本文实验用钢的研究，证明了下贝氏体碳化物的来源。用透射电镜（ＴＥＭ）证实下贝氏体碳化物在下贝氏体铁素体宽面上巨型台阶前沿析出，且呈楔状形态，楔根（较粗的一端）源于巨型台阶前沿，楔尖指向奥氏体基体内部；随着离α／γ界面距离的增加，楔状碳化物截面逐渐变细，最后演变为楔尖状。实验表明：下贝氏体碳化物优先在α／γ界面上巨型台阶阶面前沿形核，或在界面附近奥氏体侧形核，也可在贝氏体铁素体亚片条间奥氏体内形     

贝氏体相变理论研究进展

总结了国内外贝氏体相变理论研究领域的主要研究成果，急论焦点和重大分歧，涉及贝氏体相变过程伴随的表面浮凸效应，相变产物晶体学，贝氏体铁素体的“中脊”和“边脊”，下贝氏体碳化物的析出形态等，研究了贝氏体碳化物的不同特殊析出形态和α／γ相界面的巨型台阶，提出贝氏体铁素体可能按置换型原子体扩散控制台阶机制长大。     

贝氏体相变理论研究进展

总结了国内外贝氏体相变理论研究领域的主要研究成果、争论焦点和重大分歧，涉及贝氏体相变过程伴随的表面浮凸效应、相变产物晶体学、贝氏体铁素体的“中脊”和“边脊”、下贝氏体碳化物的析出形态等；研究了贝氏体碳化物的不同特殊析出形态和α／γ相界面的巨型台阶；提出贝氏体铁素体可能按置换型原子体扩散控制台阶机制长大。     

下贝氏体中碳化物的析出

通过3组实验证实了下贝氏体碳化物是在α/γ界面的奥氏体一侧析出,并向奥氏体中生长,同时也在贝氏体亚单元之间析出.在形态上,碳化物存在于铁素体内,也可跨越α/γ或α/α界面;在整个相变过程中,铁素体与碳化物的长大呈相互竞争机制,碳化物从α/γ界面的γ一侧析出,但铁素体的长大速度远高于碳化物,二者长大的结果是铁素体将碳化物包围,导致碳化物似乎是由铁素体中析出的假象;用热力学及台阶理论对实验结果做了分析,在实验证据及理论分析的基础上,提出了下贝氏体碳化物的析出及长大模型;下贝氏体碳化物是由富碳残余奥氏体中析出而不是由碳过饱和的铁素体中析出,其实质是确定新形成的贝氏体铁素体中是否含有过饱和碳,这直接涉及贝氏体相变机制的类型.     

下贝氏体铁素体宽面上的台阶结构

采用透射电镜技术研究高碳钢下贝氏体铁素体与母相奥氏体界面结构,发现铁素体宽面上存在可移动的生长台阶、巨型台阶以及它们的三维形态;在下贝氏体铁素体宽面上还存在结构台阶,生长台阶也可以由结构台阶演变而来,为下贝氏体的台阶生长机制提供了实验证据。     

贝氏体精细结构的透射电镜观察

使用ＴＥＭ研究了钢中贝氏体的精细结构、碳化物形貌及分布和Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ合金中贝氏体的形貌。采用ＨＲＥＭ观察了Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ合金的界面结构台阶和晶面晶格像。结果表明：加入微量元素可以使贝氏体铁素体组织明显细化。贝氏体铁素体由亚单元或亚块组成，碳化物形貌这五，分布在条间、片内和亚块边界。贝氏体铁素体内有大量的精细组织。Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ合金初生贝氏体有台阶存在，界面结构台阶高度３－４０ｎｍ，相当于１     

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。     

贝氏体巨型台阶和界面结构

使用ＴＥＭ和ＨＲＥＭ分别对贝氏体铁素体和Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ合金贝氏体台阶形貌和界面结构进行了观察。钢中贝氏体铁素体和Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ合金贝氏体宽面上存有单台阶、多台阶、系列台阶和三维台阶。贝氏体铁素体台阶高度为６～１６０ｎｍ，相当于｛１１１｝晶面１０００个原子层厚度。Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ合金台阶高度为几个至几十个纳米。贝氏体铁素体有与马氏体不同的丰富的精细结构。贝氏体铁素体和Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ合金中有丰富的台阶和巨型台阶。文中讨论了贝氏体的相变机制。     

下贝氏体碳化物源的高温电镜观察

在JEM-1000超高压透射电镜高温台中对40CrMnSiMoV钢310℃等温所得下贝氏体进行定点动态观察的结果表明,原先无碳化物的贝氏体铁素体内,在高于等温转变温度经一定时间回火后,析出了典型下贝氏体碳化物。这说明下贝氏体铁素体是过饱和碳的。奥氏体中也可析出碳化物,但不具备下贝氏体碳化物的典型特征。     

Fe—Ni合金贝氏体长大原位观察

利用透射电镜观察了Ｆｅ－３０ｗｔ－％Ｎｉ合金贝氏体铁素体／奥氏体界面结构，并利用透射电镜高温样品对贝氏体铁素体台阶长大进行了原位动态观测。结果表明，铁素体呈台阶长大形态，在铁素体／奥氏体宽面上存在Ｂｕｒｇｅｒｓ矢量为［１１１］ｂ型的刃型错配位错，铁素体台阶的增厚速率与按Ｚｅｎｅｒ－Ｈｉｌｌｅｒｔ方程计算结果相符。为关于贝氏体生长台阶长大机制提供实验证据。     

Fe－Ni合金贝氏体长大原位观察

利用透射电镜观察了Ｆｅ—３０ｗｔ—％Ｎｉ合金贝氏体铁素体／奥氏体界面结构，并利用透射电镜高温样品台对贝氏体铁素体台阶长大进行了原位动态观测。结果表明，铁素体呈台阶长大形态，在铁素体／奥氏体宽面上存在Ｂｕｒｇｅｒｓ矢是为［１１１］ｂ型的刃型错配位错，铁素体台阶的增厚速率与按Ｚｅｎｅｒ—Ｈｉｌｌｅｒｔ方程计算结果相符。为关于贝氏体生长台阶长大机制提供实验证据。     

贝氏体碳化物的形貌及形成机制

通过对多种工业用钢贝氏体碳化物的电镜观察和理论分析,结果表明:贝氏体碳化物呈短棒状、层片状、纤维状、楔形等形形色色的形貌.在贝氏体铁素体(BF)内部不具备形成碳化物的条件.贝氏体碳化物在BF/γ相界面上形核,并沿着相界面长大.上贝氏体的θ(Fe,M),C与铁素体片条大体上平行排列;下贝氏体碳化物以楔形长人铁素体亚单元之间,或长人富碳奥氏体中,并且与铁素体主轴方向呈现交角分布.上、下贝氏体中碳化物停止长大后均可被铁素体包围,表现在形态上是分布在贝氏体铁素体中.贝氏体碳化物形成过程中,碳原子长程扩散,而铁原子和置换原子以热激活跃迁的方式,沿着界面位移,实现晶格改组.     

贝氏体相变理论新进展及学术分歧

介绍了贝氏体相变领域切变和扩散控制台阶长大理论的核心内容：论述了贝氏体机变理论的主要研究成果及争论焦点：涉及贝氏体定义，转变不完全性，溶质拖蓝及类拖效应，表面浮突的形态，特征及本质，相变产物的晶体学，贝氏体铁素体初始碳含量，贝氏体“中脊”，下贝氏体碳化物来源及形成模型等。     

贝氏体与马氏体相变及应用的研究

系统总结了清华大学相变及复相新材料研究组近年来在贝氏体相变领域关键性的最新研究成果，包括三维巨型及纳米台阶存在的客观性和普遍性，台阶阶面的可动性，贝氏体条的内部超精细结构，贝氏体浮突的特征及本质，贝氏体碳化物的来源及形成模型，马氏体浮突的扫描隧道显镜及原子力显微镜研究。     

低硅铝球铁中贝氏体形貌电镜分析

使用扫描电镜分析了低硅铝球墨铸铁在等温淬火后的贝氏体形貌。结果表明，在不同淬火温度和保温时间下形成不同的贝氏体形状，有细、粗板条状铁素体型上贝氏体，铁素体间断断续续的细杆状渗碳体型上贝氏体，以及铁素体内有大量细小ε碳化物针状下贝氏体；残余奥氏体内有针状或“Ｍ”型马氏体析出。     

低温铸钢Ni5.5的研究

设计1种新型无碳化物贝氏体Ni5．5铸钢。从成分设计、热处理工艺的选择、性能及低温冲击韧性等方面进行研究。结果表明，Ni5.5铸钢具有无碳化物贝氏体结构，贝氏体以巨型台阶方式形成，良好的机械性能和低温冲击韧性，适用低温至-80℃的工况环境中。     

钢中贝氏体相变机制的研究

简要地总结了国内近年来在贝氏体相变理论研究方面的主要成果,包括以下方面;(1)发现钢中的贝氏体超精细结构;(2)贝氏体表面浮突完全由贝氏体铁索体长大过程中形变产生,单一超亚单元对应的浮突呈帐篷型;(3)贝氏体铁索体宽面上存在三维巨型台阶,在近N—W关系下相变单元宽面接近(335)f,为扩散型界面;(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)建立了贝氏体激发形核一台阶长大模型,理论计算表明这种机制是合理的,它成功地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等。     

贝氏体碳化物形成机理

贝氏体碳化物有θ-Fe3C、ε-Fe2.4C两类,其形成机理至今没有搞清,且有学术论争.本文通过对P20钢、718钢、23MnNiCrMo钢等钢贝氏体碳化物的电镜观察和理论分析,表明:贝氏体铁素体中的碳原子是过饱和的,过饱和度约小于0.2%C.在铁素体内部不具备形成碳化物的条件.依靠碳原子的长程扩散和铁原子的热激活迁移,贝氏体碳化物在BF/γ相界面上形核,并沿着相界面长大,可以长入铁素体亚单元之间,或长入奥氏体中,碳化物停止长大后可被铁素体包围.贝氏体碳化物形成过程中,铁原子和替换原子的迁移是热激活的界面控制过程.     

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。