马氏体相变-教学课件.ppt

简单切变的情况如图所示，圆球的上半部分发生均匀的简单切变，切 变面为K1，切变方向为d，切变角度为α 简单切变 经过这种简单切变后，切变面不转动也无畸变，但是AK2B转到了AK2’ 处，发生了转动。 上述分析中虽然得到了不畸变平面，但它相对于原始位置已经发生了 旋转，因此，必须通过一个刚性转动使得不畸变面回到原来的位置， 才能得到一个既不畸变又不转动的惯习面。 刚性转动 由于马氏体片在奥氏体这种弹性介质中产生，不能转动，通过位错滑 移和孪生限制了转动，即进行了所谓的刚性转动。 获得点阵不变的切变和刚性转动的两种途径： 1）点阵应变和滑移一起发生，因其经内部滑移，马氏体是非均匀的 2）在马氏体毗邻区域内点阵应变沿着不同的，但晶体学等价的主应 变轴发生，使得毗邻区域以孪晶面适配 马氏体形成时滑移和孪生切变示意图: 刚性转动 由于马氏体片在奥氏体这种弹性介质中产生，不能转动，通过位错滑移和孪生限制了转动，即进行了所谓的刚性转动。 根据位向关系设计切变机制不妥： 马氏体相变切变机制的评价 自20世纪30年代起，学者们发现了一些位向关系并设计了一系列的切变模型，但难以解释大量的实验现象。 在马氏体、贝氏体、珠光体、魏氏体组织中均存在K-S关系，但是相变却具有完全不同的相变机制，原子的移动方式各不相同。 原因：位向关系只反映母相和新相的点阵关系，这种晶体学对应关系通常是宏观的，它不反映两相界面上真实结构和演化过程，也不能反映原子的迁移方式。 仅依据K-S位向关系不能完全反映相变的微观机制和原子实际移动过程，必导致切变机制与实际相变过程脱节。 马氏体相变切变机制的评价 共析分解是铁素体、渗碳体共享台阶，界面扩散完成扩散型相变 马氏体是所有原子均不能扩散的集体协同位移相变过程 贝氏体相变是只有碳原子长程扩散，铁原子和替换原子非协同热激活跃迁的界面控制过程的相变 马氏体相变切变机制并非成熟的理论 马氏体相变切变机制的评价 马氏体相变的切变机制的缺点： 1）马氏体相变的切变机制需要的切变能量大，受到的相 变阻力太大。 2）所有的晶体学切变模型均与马氏体惯习面不符，与马 氏体的高密度缠结位错、精细孪晶、层错等亚结构不符， 不能解释组织形貌变化规律。 3）切变机制缺乏试验证据 4）表象学“W-L-R理论” 和“B-M理论”的矩阵式 F=RBS计算模型与实际不符 Southwest Petroleum University 汇报人：张海川 2018.4.8 马氏体相变机制 马氏体相变机制 主要内容 马氏体形核 马氏体相变切变机制的评价 马氏体切变长大的晶体学经典模型 马氏体相变的唯象学说 马氏体形核 马氏体的形核学说和模型 马氏体形核的实验观察 马氏体形核学说和模型 自20世纪40年代起，马氏体相变形核的研究已有80年， 从均匀形核到非均匀形核的近代模型，尚未形成于实际 相符的理论体系 马氏体形核学说和模型 1949年，Cohen首先设想马氏体在位错处形核，并于 1956年提出K-D位错圈形核模型； 1958年，由位错圈的能量出发，发展为K-C模型； 1972年，进一步精炼为R-C模型。 这些模型假定在母相中预先存在核胚，由位错组成。 20世纪50年代提出层错形核和极轴机制， 60年代提出应变核胚模型， 20世纪60-70年代还提出软模、局部软模、激活缺陷 分布的非均匀形核模型， 核心在于在不大的驱动力下呈现非均匀形核 马氏体形核学说和模型 假说的逻辑完备性 逻辑简单性 解释和预见能力 理论检验 实践检验 实践检验分为直接检验和间接检验 About Electricity 假想马氏体核胚预先存在母相 中，为扁球状，它与母相的交 界面是位错圈，即一系列位错 圈围绕而成的扁球状核胚。以 {225}γ作为脊面的扁平状位错 胞（2r,2c）法向的两侧面规则 的分布弗兰克位错，每6个原 子间距排列一条。位错圈主要 是由螺型位错组成，在周边 形成刃位错，即K-D模型 位错圈相界面模型 位错圈相界面模型 在K-D模型的基础上发展了K-C模型，其物理结构为：设在 (225)γ面上存在一个大的位错圈，位错圈内即为马氏体核 胚。位错圈扩展时，核胚就长大为晶核。K-D模型和K-C模 型都认为该核胚直径有数十纳米，其周围是位错列 该模型认为在母相高应变场中可以形成马氏体核胚。在母相 的应变场中形成马氏体核胚时，核胚的长大使缺陷的弹性自 由焓△GD下降，因此形核过程使体系总的自由焓△GT下降。位 错应力场与马氏体应变场在一定条件下可能产生有利的交互 作用，是bain应变的一个分量被中和，从而减少形核总能量。 位错应变能促进马氏体形核学说的特点： 将形核过程中非均匀切变的晶体学特征和Bain应变及形核 的总应变能三者结合在一起，它说明马氏体形核可以再任意 位错的应变场中出现