固态相变 教学课件 ppt 作者 刘宗昌第4章马氏体相变与马氏体4.8马氏体切变模型及评价.ppt

4.8 马氏体相变切变模型及评价,20世纪对马氏体相变晶体学的研究经历了三个阶段：,1）第一阶段，1924年Bain提出了应变模型； 第二阶段，从1930年开始，提出了一系列切变模型，如K-S模型，西山模型，G-T模型，B-B双切变模型，藤田模型等这些模型均为针对某一具体发现事例，设计一种切变模型，以说明相变时原子的具体移动方式，说明位向关系，惯习面等 第三阶段，从50年代初开始，提出了马氏体相变晶体学唯象学说 晶体学唯象学说只推测相变过程的表象，而不能描述原子的迁动过程在Au-Cd、In-Ti等马氏体中得到证实其特点是能应用电子计算机技术定量计算 20世纪中，此唯象学说被认为是马氏体相变晶体学优秀的理论称为“晶体学表象学理论” 近年来，刘宗昌等人认为该学说的物理模型不正确其计算结果与大多数实际不符，不能称为理论，仅仅是假说各类模型简介 1.Bain应变模型,1924年Bain提出的压缩应变模型，Z轴方向需要压缩21%，这成为塑性变形了实际上是不可能的该模型不久即被遗弃2．马氏体相变的K-S切变模型,30年代初，库氏和Sachs确定了1.4%C钢中奥氏体与马氏体之间的位向关系为： 此称K-S关系。

库氏、Sachs首先提出了切变机制并设计了K-S切变模型，后称为K-S切变模型面心立方的原子堆垛 取（111）面的菱形,α-Fe体心立方的原子堆垛,面心立方ABCABCABC…堆垛,表示底层原子,⊕表示中间层（第二层）原子，,○表示顶层（第三层）原子切变分三步进行 ：,（1）第一切变：看图4- 34的底面菱形，菱形角为60o在面上，沿着方向进行切变，底层不动，第二层原子沿方向移动0.057nm，○层原子移动0.114nm，对于1.4%Fe-C合金切变角15o15′；如果不含碳，切变角则为19 o28′ （2）第二切变：在 面上，沿着 方向进行一次小的切变，使60o角变成690如果不含碳，则使60o角变成70o32′切变角10o32′、9o （3）线性调整，两次切变后并没有得到真正的马氏体晶格，为使其符合实际的晶格参数若转变为bccM(0%C)时，晶格参数调整量见表4—5第一切变,,第二切变,晶格参数调整计算值,,,,,,,,注：γ-Fe的晶格常数=0.364nm；α-Fe的晶格常数=0.2861nm,图4—36 K-S切变模型的平面投影[1],K-S关系24种可能的取向,fcc的{111} 面有四个取向，每个(111)上有三个 取向，则4×3=12， 第二切变在每个(111)上可以切变出两个位向的面的70o32′菱形，则共计12×2=24种取向。

对K-S模型的评价,优点：K-S模型符合马氏体的位向关系体现了无扩散性 缺点： （1）不能解释浮凸现象； （2）不能解释惯习面，按照K-S模型马氏体的惯习面应当为（111），但是实际上1.4%C马氏体的惯习面为（259）. （3）不能解释位错、孪晶、层错等亚结构； （4）不能解释钢中马氏体的正方度； （5）两次切变没有得到真正的马氏体晶格，切变后仍需晶格参数调整，需要原子再移动，模型未说明原子怎样再进行移动，位移矢量 （6）没有考虑切变能量消耗和切变应变能，缺乏热力学可能性等 K-S切变模型与实际基本上不符，是不成功的模型3.G—T模型,A. B. Greninger, A. R. Troiano于1949年测定了Fe-22%Ni-0.8C%合金中的马氏体位向,发现了G-T关系，并且设计了G-T切变模型 通过均匀切变和非均匀切变的合成，来满足Fe-Ni-C合金马氏体相变的晶格重构、外形改变、惯习面等方面的要求G-T模型的两次切变后，并没有完全达到实际晶体要求，为了满足晶体学要求，仍需做晶格参数的调整马氏体相变的G—T关系，,// 差1o ′// 差2o,G-T切变模型： 第一切变是沿着惯习面的均匀切变。

第二次切变是不均匀切变第一切变 ——均匀切变,是产生宏观变形的切变，即切变时不仅点阵改组，晶体外形也发生变化在试样表面产生浮凸 均匀切变后得到的还不是马氏体晶格点阵，而是一个复杂的三棱结构点阵发生改组，但晶体外形不发生变化 滑移或孪生产生不均匀切变. 第二切变由三棱结构变为马氏体点阵并且通过滑移和孪生产生大量位错或精细孪晶为了使模型与马氏体中的位错、孪晶相符合，G-T模型将塑性变形理论引入模型，令其滑移产生位错、孪生产生孪晶位错滑移和孪生是在外加应力作用下的变形 母相转变为马氏体时，没有外加应力，只有相变驱动力，相变驱动力不足以推动滑移切变和孪生切变第二切变 ---非均匀切变,图4—49 晶体切变示意图 a）均匀切变 b）非均匀切变,G-T模型示意图,均匀切变,非均匀切变,二次切变，滑移a及孪生b示意图,a,b,对G—T切变模型的评价,优点：符合位向关系；产生了位错和孪晶，表面浮凸 缺点： （1）与惯习面不符，如该合金的惯习面实际是 ，而非 与小于1.4%C钢中马氏体的惯习面也不相符 （2）虽然预示马氏体中存在位错和孪晶，但是那是形变位错马氏体相变产生的是相变位错、孪晶、层错。

（3）不能解释钢中马氏体的正方度；,,,（4）切变没有得到真正的马氏体晶格，切变后仍然需要晶格参数调整，需要原子的再移动 （5）没有考虑切变能量消耗和切变的热力学可能性等 （6）G-T模型错误地将金属塑性变形理论引入马氏体相变，混淆了相变位错、相变孪晶与形变位错、形变孪晶的区别 该模型与实际基本上不符1）应用外加应力作用下切变机制解释极高密度位错、精细孪晶的形成是错误的 2）无法解释马氏体中的层错亚结构有的有色合金马氏体中只有层错亚结构，无位错，也无孪晶，那么G-T模型怎么自圆其说呢？ 3）应用切变机制无法解释马氏体的组织形貌的演化 4）应用切变机制无法解释奥氏体的热稳定化现象 5）无法解释惯习面及其演化规律 6）无法解释马氏体的形核规律 7）应用切变机制解释马氏体长大也不正确所有的切变模型均无法解释试验现象：,。