固態(tài)相變中新相的長大不銹鋼固溶有什么影響
發(fā)布日期：2020-09-10
固態(tài)相變中新相的長大
新相長大機理
新相形核之后,便發(fā)生晶核的長大過程,即相界面向母相方向的遷移根據(jù)相界面結(jié)構(gòu)的不同,其界面遷移的機理也不同。從相變的角度看,界面可分為滑動型和非滑動型兩種。
(1)滑動型界面。滑動型界面均是共格或半共格界面,靠位錯滑動而遷移,每相通過點切變完成相變。它的遷移對溫度不敏感,也就是所謂的非熱激活遷移。例如馬氏體轉(zhuǎn)變其晶核的長大是通過半共格界面上母相一側(cè)的原子以切變方式來完成的。其特點是大量原子有規(guī)則地沿某一方向做小于一個原子間距的遷移,并保持各原子之間原有的相鄰關(guān)系不變,如圖2-10所示,所以這種晶核長大過程稱為協(xié)同型長大。由于該相變中原子的遷移距離都小于一個原子間距,故又稱為非擴散型相變。機械孿晶的形成也涉及滑動界圖210馬氏體轉(zhuǎn)變時的面,所以李生和馬氏體轉(zhuǎn)變有很多相似之處。界面遷移
(2)非滑動型界面。大多數(shù)界面是非滑動型的,它的遷移類似于大角度晶界的遷移界—面上單個原子幾乎隨機地跳躍過界面。原子擺脫母相跳躍到新相所需的額外能量由熱激活提供,所以非滑動型界面的遷移對溫度非常敏感。相應(yīng)的晶核長大過程稱為擴散型長大,也稱為非協(xié)同型長大。擴散型長大時新相與母相的成分可以相同,也可以不同。有些固態(tài)相變,如同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變、塊狀轉(zhuǎn)變等,其新、母相成分相同,界面附近的原子只需做短程擴散;有些固態(tài)相變,如共析轉(zhuǎn)變、脫溶分解、貝氏體轉(zhuǎn)變等,由于新、母相的成分不同,新相的長大必須依賴于溶質(zhì)原子在母相點陣中的長程擴散以上討論的界面遷移以及形核長大轉(zhuǎn)變的分類列于表2-1。盡管很多轉(zhuǎn)變可以按上述方式分類,但也有一些難于分類的相變,例如,貝氏體轉(zhuǎn)變是熱激活長大的,但也具有類似滑動界面遷移所產(chǎn)生的形狀改變
在非協(xié)同型長大過程中,共格界面與非共格界面的遷移率間存在明顯差異,因而對新相的最終形狀產(chǎn)生影響。例如,考慮面心立方和密排六方晶體的共格密排面,如圖211(a)所示,如果密排六方依靠原子的單個跳躍來長大(即所謂的連續(xù)長大),在面心立方相的C位置原子必須換成B原子,如圖2-11(b)所示。但可以看出,由于兩個上下緊挨著的原子都是B,相互排斥,同時還會出現(xiàn)圍繞這個原子的位錯,所以會被迫跳回原來的位置。由此可知,共格或半共格界面的遷移率很低,連續(xù)長大很困難。反之,松散的非共格界面原子跳躍比較容易,遷移率較高,見圖2-12。因此可以設(shè)想,在沒有彈性應(yīng)變能的影響時,為使總的界面自由能最小,臨界晶核通常由共格或半共格界面和非共格界面聯(lián)合為界,由于非共格界面容易遷移,共格或半共格界面難于移動,晶核應(yīng)當長大成片狀或盤狀
為了實現(xiàn)共格或半共格界面的法向長大,需要用臺階生長的機制來說明,如圖2-13所示。當界面含有垂直于共格平面的一系列臺階時,共格界面的遷移可通過臺階的橫向移動來實現(xiàn)要強調(diào)的是，這里雖然非協(xié)同型相變來討論，但臺階生長機制也是何宇偕同形相變。
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