贝氏体铁素体的形核_刘宗昌

第32卷2011年

第10期10月

材料热处理学报

Vol．32October

No．102011

TRANSACTIONSOFMATERIALSANDHEATTREATMENT

贝氏体铁素体的形核

刘宗昌，袁长军，计云萍，任慧平

（内蒙古科技大学材料与冶金学院，内蒙古包头

摘

014010）

20CrMo等工业用钢，要：采用60Si2CrV、在贝氏体转变开始线附近进行短时间的贝氏体等温淬火，获得少量贝氏体，然后水

400环扫电镜对贝氏体相变的形核进行了观察，得到少量贝氏体+马氏体+残留奥氏体组织。应用QUANTA-发现贝氏体铁冷，

素体在晶界、相界面、晶内等处形核。研究了形核机制和形核时的能量变化，计算了晶核的临界尺寸、形核功，获得贝氏体临界晶

**2

·mol－1。形核功△G=2.7×10J核尺寸a=16.7nm（b=25nm），

关键词：贝氏体铁素体；中图分类号：TG111.5

热激活跃迁；界面；形核功；临界晶核

文献标志码：A6264（2011）10-0074-06文章编号：1009-

Studyonnucleationofbainiteferrite

LIUZong-chang，YUANChang-jun，JIYun-ping，RENHui-ping

（MaterialandMetallurgySchool，InnerMongoliaUniversityofScienceandTechnology，Baotou014010，China）

Abstract：60Si2CrV，20CrMoandotherindustrialsteelswereaustemperedatthetemperaturesneartheirbainitetransformationstartlinestoobtainsmallamountofbainite，andthenquenchedinwatertoobtainmulti-phasemicrostructureofsmallamountofbainite，martensiteandretainedaustenite．ThenucleationofbainitewasobservedbyaQUANTA-400environmentalscanningelectronmicroscope．Theatthephaseinterfaceandintheaustenitegraininterior．resultsshowthatthebainiteferritecannucleateattheaustenitegrainboundary，

Atthesametime，theenergychangeduringtheformationofbainiteferritewasstudied，andthesizeandthenucleationenergyofthecriticalbainiteferritenucleuswerecalculated．Thecalculationresultsshowthatthedimensionofthecriticalbainiteferritenucleusis16.7nanometer（a*=16.7nm，b=25nm）andthecriticalnucleationenergyis2.7×102J·mol－1．Keywords：bainiteferrite；heatactivationtransition；interface；nucleationenergy；criticalnucleus

贝氏体的形核-长大机制问题争论多年，主要是对原子的移动方式认识不一

［1-3］

15Ni-0.6C合金、20CrMo、球墨铸铁等材料，切取4mm厚试样，加热奥氏体化后，迅速转入盐浴炉中等温，在贝氏体转变开始线附近进行短时间的贝氏体等温淬火，使其转变为少量贝氏体，然后水冷，得到少量贝氏体+马氏体+残留奥氏体的整合组织，JEM-2100透射电镜，QUANTA-应用金相显微镜、

400环扫电镜等设备观察马氏体组织形貌及形核地点。

综合分析贝氏体铁素体形核机制，理论计算其临界晶核尺寸和形核功。

。普遍认为在贝氏体相变过程

中碳原子能够进行长程扩散。但铁原子和替换原子位移存在不同的认识，一种观点认为是切变位移形核；二是扩贝氏体相变时铁原子散-台阶机制形核。笔者研究认为，和替换原子是非协同热激活跃迁位移形核

［4-5］

。

贝氏体相变的形核应当包括贝氏体铁素体形核过程和贝氏体碳化物的形核过程。本文仅就贝氏体铁素体的形核试验观察了形核地点，分析了形核机制，并对临晶核尺寸和形核功进行了理论计算。

1试验研究用材料及方法

60Si2CrV、Mn13、Fe-1.2C合金、Fe-采用1Cr13、

2贝氏体铁素体形核-长大的观察

按照固态相变的一般规律，贝氏体铁素体的形核

收稿日期：基金项目：作者简介：

2010-12-08；修订日期：2011-02-14

是非均匀形核。贝氏体相变首先形成贝氏体铁素体（BF），BF晶核是单相（α相）。金相观察表明，贝氏体一般在奥氏体晶界处形核，下贝氏体也可在晶内形核。图1所示为20CrMo钢试样在950℃炉中加热奥然后取出迅速冷却到530℃的盐浴炉中，等氏体化，

内蒙古自治区科技引导计划项目（20071911）

刘宗昌（1940—），男，教授，从事金属固态相变和热处理

E-mail：lzchang75技术研究，发表论文230余篇，出版专著和教材12部，@163．com。

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