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3.3 钢中的相间沉淀 序言 20世纪60年代人们在研究热轧空冷非调质低碳高强度钢时，发现微量Nb、V等元素有效地提高强度。透射电子显微镜观察表明，这种钢在轧后冷却过程中析出了细小的特殊碳化物颗粒，直径约为5nm，呈不规则分布或点列状规则分布。是由于相变过程中特殊碳化物在铁素体-奥氏体界面上呈周期性沉淀的结果。故将其称为“相间沉淀”。 它实质上是一个过冷奥氏体的共析分解过程，即珠光体转变，仅仅产物形貌特殊而已。 “相间沉淀”的本质 相间沉淀本质上是伪共析，其产物本质上是奥氏体伪共析分解的结果，是铁素体基体上分布着的点列状碳化物的有机结合体，是伪珠光体的一种特殊的组织形貌。 由于过冷奥氏体分解温度较低，原子扩散较慢，尤其是Nb、V等原子扩散速度慢，但形核率高，因而形成碳化物极为细小的一种的组织形态。为(F＋MC)的伪珠光体组织。 1.“相间沉淀”热力学奥氏体和珠光体自由焓与温度的关系 2．“相间沉淀”产物的组织形貌 VC颗粒在铁素体基体上不规则分布 组织形貌 在铁素体基体上碳化物呈现点列状排列（不连续的片状珠光体），碳化物列与原γ/α界面平行。 如果入射电子束与原γ/α界面不平行，则不呈现点列状。碳化物颗粒直径可以小到5nm。 碳化物与铁素体之间有位向关系。 3．析出机理 日本大森请也1976年提出一个学说： 奥氏体化后的低合金钢，迅速冷却到A1以下某一温度，恒温保持，首先在奥氏体晶界上形成铁素体。 在铁素体-奥氏体界面上奥氏体的这一侧，由于铁素体的析出，碳浓度升高，由于γ/α相界处奥氏体碳浓度增高，铁素体的继续长大受到了抑制。这时，在碳浓度最高的γ/α相界处将析出碳化物，并使得奥氏体一侧的碳浓度降低。 伴随碳化物析出，铁素体向奥氏体推进 a．c）铁素体析出后的奥氏体中碳浓度 b．碳化物析出后奥氏体中的碳浓度分布 相间沉淀实质上是珠光体共析分解过程。 是F＋碳化物（VC、NbC等）共析共生的过程，在过冷奥氏体的界面上形核，晶核包括（F+MC）两相，然后一起长大，由于合金元素V、Nb含量低，V、Nb等合金元素的原子扩散速度慢，扩散的距离很小，加之碳含量也低，单位体积中可能供给的碳原子数量少，不能长大成片状，而形成细小颗粒，随即终止长大，而呈现颗粒状，或呈点列状分布。 相间析出实质上属于伪共析分解。 相间沉淀示意图 台阶长大模型 相间沉淀出的碳化物颗粒与铁素体具有一定的晶体学位向关系。 钒钢中的V4C3与α的位向关系为： （100） V4C3//(100) α [010] V4C3 //[011] α 或者： {100} VC// {100} α 110 VC // 100 α 相间析出的温度范围 0.2-0.8%V的钒钢连续冷却时相间析出的范围 相间沉淀产物对钢材的强化作用 相间析出的钢具有较高的强度和硬度。 强化机制有： 1、晶粒细化强化； 2、固溶强化； 3、沉淀强化。 控轧钢和非调质钢都利用相间沉淀来改善性能，具有较好的强韧性。 * * 热力学特点；自由能F（铁素体＋渗碳体）F奥氏体，但是 F（铁素体＋MC）F奥氏体 TEM，0.38C,1.1V钢，1000℃正火，VC的相间沉淀 V4C3颗粒点列状分布 低碳钢在形变诱导情况下，渗碳体也可以发生“相间沉淀”。将0.087%C，0.25%Si，0.51%Mn，0.017%Nb钢试样，升温到1177℃，保温3min，然后，冷却到780℃，压缩变形，变形后水淬火。 注：此学说是经典的体扩散观点，已经过时。 相间沉淀温度范围很窄