钢中贝氏体相变理论研究的新进展

总结了近年来内蒙古科技大学在贝氏体相变领域的主要研究成果.指出过渡性是贝氏体相变的主要特征;提出了贝氏体和贝氏体相变的新定义;认为以往的热力学计算不准.贝氏体铁索体的相变驱动力约为905 J/tool;提出了切变一扩散整合机制,贝氏体相变的晶核是单相BF,不是共析分解,贝氏体铁索体(BF)在贫碳区形核,是贫碳的Pa的无扩散相变,不是切变过程,而是以界面替换原子热激活跃迁方式形核长大;钢中贝氏体碳化物(Bc)在γ/a相界面上形核,向奥氏体和铁索体中长大,最终被铁索体包围,是以原子热激活跃迁方式进行的扩散型相变.     

贝氏体相变机制的探讨

贝氏体相变理论争论多年.研究贝氏体相变机制具有理论意义.运用理论的综合分析的方法,从贝氏体相变的过渡性入手,讨论了贝氏体铁素体的形核、热力学、动力学以及组织形貌、亚结构等与相变机制的联系,认为贝氏体相变具有明显的过渡特征,提出贝氏体相变机制是过渡性质的扩散切变整合机制.     

贝氏体相变理论研究新进展

贝氏体相变理论研究具有重要理论意义和应用价值.综合阐述了贝氏体相变学术论争的焦点问题.通过大量试验事实和深入的理论分析,批驳了两派的错误观点.指出了贝氏体的正确的定义;贝氏体相变的过渡性特征,贝氏体相变与共析分解和马氏体相变存在原则区别.贝氏体浮凸为帐篷形,非N型,不具备切变特征.从热力学、动力学、晶体学角度阐述了贝氏体相变非切变,也非扩散过程.提出了贝氏体铁素体(BF)、贝氏体碳化物(BC)形核长大新机制.贝氏体相变过程中原子移动的特点是界面控制,原子非协同热激活跃迁机制,并且与实际相符合.     

钢中贝氏体相变的论争及前景

简单地阐述了钢中贝氏体相变理论研究的2个学派学术论争的情况，并对某些观点应用自然辨证法的哲学理论进行了分析和纠正，指出，珠光体分解与贝氏体相变有着本质的区别，贝氏体组织是整合系统，不是混合物．应当把“过冷奥氏体→珠光体、贝氏体、马氏体”转变系列作为一个整合系统采研究．贝氏体相变是属于扩散型和切变型相变之间的中间过渡型相变的总体认识，是统一认识的基本条件．贝氏体相变具有扩散一切变整合机制．     

钢中贝氏体相变热力学

应用综合理论分析的方法研究了钢中贝氏体相变热力学.指出以往的KRC,LFG模型不适于贝氏体相变驱动力的计算.在进行相变热力学分析的基础上,依据γ→αB γ1→BF γ1转变机制设计了新的计算模型,并估算了Bs温度下相变阻力为105 J/mol.指出相变不仅与驱动力有关,而且取决于原子扩散能力.在贝氏体上部温度区,可以依靠界面扩散进行台阶长大;在460 ℃以下的某一段温度,可能以原子热激活跃迁无扩散机制进行贝氏体铁素体形核-长大过程;在Ms点稍上一段温度,可能以切变方式进行.     

Fe－C合金贝氏体相变机制

贝氏体在奥氏体贫碳区马氏体式切变相变机制为：γ→γ＇（贫碳）＋γ１（富碳）→ｘ＇（与ｙ’同成分）＋γ１→ＢＦ＋γ１．整个相变过程受碳扩散控制．热力学分析表明，贝氏体切变形成具有热力学可能性，贝氏体相变具有阶段性特点．     

合金钢贝氏体切变机制热力学分析

对合金钢贝氏体在贫碳奥氏体区相变机制进行了热力学分析．结果表明，贝氏体相变驱动力随贫碳奥氏体区合碳量的减小而增加，并能克服其相交阻力，贝氏体在贫碳奥氏体区马氏体式切变形成具有热力学可能性．     

Fe—C合金贝氏体相变机制

贝氏体在奥氏体贫碳区马氏体式切变相变为：γ－γ‘＋γ１－α’＋γ１－ＢＦ＋γ１。整个相变过程受碳扩散控制。热力学分析表明，贝氏体切变形成具有热力学可能性，贝氏体相变具有阶段性特点。     

过冷奥氏体转变时原子位移规律

研究过冷奥氏体转变时原子的位移方式具有重要理论价值.原子位移方式不同是区别相变机制的依据之一.过冷奥氏体转变为珠光体、贝氏体、马氏体等组织,最基本的区别是原子位移方式的不同,从高温到低温,原子位移方式是逐渐演化的.研究表明,三个相变中原子位移方式分别是:(1)高温区的共析分解是扩散型相变,原子每次位移距离为一个原子间距.界面扩散是主要位移方式;(2)贝氏体相变是过渡性相变,贝氏体铁素体的形成是无扩散过程,而贝氏体碳化物的形成是扩散过程.铁原子和替换原子进行热激活跃迁位移.原子位移距离小于一个原子间距,各原子位移矢量不等,界面控制.(3)马氏体相变是无扩散的,所有原子进行集体协同位移,原子每次移动距离远远小于一个原子间距.切变机制不正确.在晶格改组过程中,为调整应变能一般需要形成位错、孪晶或层错等亚结构.     

贝氏体铁素体形成的热激活跃迁机制

贝氏体形核机理尚有争议.应用QUANTA-400型环扫电镜研究了20CrMo钢贝氏体铁素体的形核-长大,提出了原子热激活跃迁的形核机制.认为过冷奥氏体在孕育期中,依靠成分涨落,形成贫碳区,由于三种涨落的非线性正反馈作用使奥氏体晶格瓦解,建构α核坯,铁原子和替换原子以热激活跃迁方式转入α核坯中,以界面过程控制方式形成贝氏体铁素体晶核,并且迅速长大.     

珠光体到贝氏体的演化

综合以往的科学研究结果,论述了从珠光体分解到贝氏体相变是1个逐渐演化的过程.批驳了扩散学派所说的贝氏体是共析分解产物,所谓贝氏体是珠光体转变的延续的观点.指出了珠光体与贝氏体在扩散、形核、动力学、组织形貌、亚结构等方面的区别.     

再评马氏体相变的切变学说

从表面浮凸现象、切变模型、切变能量、切变阻力、相变驱动力等多角度综合分析了马氏体的切变机制的缺陷,指出：表面浮凸是试样表面的过冷奥氏体转变的一种普遍现象,马氏体表面浮凸与珠光体、贝氏体的浮凸比较,没有特殊之处,马氏体相变切变机制缺乏实验依据.所有的马氏体切变模型均不能与实际完全符合,以位向关系来设计切变模型缺乏实验基础.钢中马氏体相变的驱动力约为（1.18-1.714）×10^3J.mol-1.按照各种切变模型进行切变需要极大的切变能量,在（208-320）×10^3J.mol-1之间,为相变驱动力所不及.按照切变机制完成马氏体相变,其阻力太大,约2.335×10^3J.mol-1,因此相变驱动力难以克服相变阻力完成切变过程.这种切变机制得不到符合实际晶格参数的马氏体晶体和亚结构.需要研究马氏体相变的新机制.     

可锻铸铁中上贝氏体转变的研究

借助光学及电子显微镜研究了等温淬火可锻铸铁中上贝氏体的形态和相变特征。结果表明,可锻铸铁中的上贝氏体转变可分为两个阶段:转变初期形成无碳化物贝氏体;转变后期富碳的奥氏体进一步分解为铁素体和渗碳体。这种渗碳体呈极细颗粒状,主要沿α/α边界及α/γ边界分布,也存在于铁素体内。另外,还讨论了含硅钢和球墨铸铁中的类似行为。     

超级贝氏体组织中的应力诱发相变研究

为了研究钢中超级贝氏体产生应力诱发相变对其组织和力学性能的影响,将60Mn2SiCr钢经完全奥氏体化后,在250℃～270℃盐浴炉中等温处理获得超级贝氏体,并通过在疲劳试验机上施加不同的拉-拉交变载荷来探讨其对实验钢力学性能的影响。使用SEM、TEM和XRD对样品分别进行组织形貌观察和相组成的确定。显微组织中部分残余奥氏体发生应力诱发相变,转变为孪晶马氏体,致使钢的强塑积提高近32.4%。结果表明:超级贝氏体中的部分残余奥氏体能够通过产生应力诱发相变改善钢的强韧性。     

β黄铜中贝氏体的形态及亚结构

用透射电镜高温原位观察了β黄铜中贝氏体的应力诱发生长形态,并根据晶体学分析否定了这些形态为感应形核,发现了剪切应力场存在的证据．在初生贝氏体中发现存在层错亚结构．结果支持贝氏体的切变机制．     

Fe-C-Mn-Si钢中贝氏体组织及其精细结构

研究了Fe C Mn Si钢的组织及其精细结构 .透射电镜观察发现 ,贝氏体铁素体内存在不同形貌、尺寸的残余奥氏体膜 ,它们把贝氏体铁素体分割或包围为不同层次结构单元 ,以残余奥氏体膜为分界面确定了贝氏体铁素体不同层次的精细结构单元及尺寸 .贝氏体铁素体条束由亚片条、亚单元和超亚单元组成 ,其尺寸分别为 2 5～ 80nm ,2 5～ 80nm ,5 .0～ 30nm .     

贝氏体转变孕育期及初期的类调幅分解

对几种合金的贝氏体转变孕育期及初期的研究发现,在该期间存在着类似调幅分解的溶质原子的扩散偏聚过程,形成了溶质原子的贫化区和富集区,为进一步转变准备条件。     

CuZn合金贝氏体预相变内耗

用低频倒扭摆内耗法研究了ＣｕＺｎ合金中贝氏体预相变。发现在贝氏体孕期内发生了溶质原子偏聚并形成溶质的贫化区与富化区，在内耗谱上出现偏聚过程内耗峰和弛豫内耗峰，用相关态理论解释弛豫内耗峰的形成机理。     

Fe—C—Mn—Si钢中贝氏体组织及其精细结构

研究了Fe-C-Mn-Si钢的组织及其精细结构。透射电镜观察发现，贝氏体铁素体内存在不同形貌、尺寸的电残余奥氏体膜，它们把贝氏体铁素体分割或包围为不同层次结构单元，以残余奥氏体膜为分界面确定了贝氏体铁素体不同层次的精细结构单元及尺寸。贝氏体铁素体条束由亚片条、亚单元和超亚单元组成，其尺寸分别为25－80nm,25-80nm，5．0－30nm。     

马氏体形核-长大机制的研究

学术界普遍认为马氏体相变机制是切变机制,但与实际基本上不符.从理论分析和实验观察两方面综合论证了切变机制的缺陷,指出：（1）表面浮凸是相变体积膨胀所致,不具备切变特征,表明切变机制缺乏实验依据;（2）马氏体相变驱动力不足以克服相变阻力.切变消耗的切变能量太大,达208~320×10^3J/mol,远大于相变驱动力;（3）马氏体相变晶体学形核模型和切变长大模型均难以解释实验现象.半个世纪来不断改进仍然与实际基本不符,故切变机制是不成功的,并非成熟的理论,应于摒弃.探讨了新机制,指出马氏体相变是原子集体、协同的、无扩散的热激活跃迁位移,在此过程中马氏体中产生极高的位错密度,计算可达10^15×cm-2,与奥氏体保持半共格.新机制符合热力学条件,在晶体学、形态学上可解释实验现象.