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铁基合金马氏体形态、表面浮凸及相界面研究

孟昭伟  
【摘要】: 本文利用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)及透射电镜(TEM)对铁基合金{259}_f、{225}_f、{557}_f、{3,10,15}_f马氏体的形态、内部亚结构、表面浮凸及相界面结构等进行了研究,并讨论了母相预变形对相变的影响机制。 研究结果表明:{3,10,15}_f马氏体的形成及长大完全依靠变体间的自协作,母相只进行了弹性协调,基体和孪生变体间的自协作使马氏体惯习面成为宏观“不变平面”,且在长大过程中,马氏体—奥氏体界面晶体取向保持N-W关系。{259}_f马氏体存在中脊,马氏体片的生长为自中脊区向两侧长大的“复生机制”,马氏体-奥氏体两相晶体取向关系接近于G-T关系。{225}_f马氏体没有中脊,孪晶集中于界面的一侧,向另一侧的生长过程中需要较多的母相塑性协调,使长大前沿的马氏体-奥氏体两相晶体取向关系与孪晶初期形成的取向偏离,惯习面不再保持不变平面。{557}_f马氏体的形成及长大完全依靠母相的塑性协调,亚结构为全位错,马氏体惯习面发生转动。 利用AFM对{3,10,15}_f、{259}_f、{225}_f、{557}_f马氏体表面浮凸进行了定量观察与分析。{3,10,15}_f表面浮凸边界特别整齐,为“”型,构成浮凸的两侧倾斜表面特别平直,表面浮凸具有一定的“自相似性”。{259}_f马氏体的表面浮凸成子弹头状排列,为“N”字型,构成浮凸的两侧倾斜表面基本平直。{225}_f马氏体表面体浮凸由许多小的亚单元(或小浮凸)构成大的浮凸群,浮凸高度不是很高,起伏也不大,浮凸也成“N”字型,但浮凸一侧比较平直,另一侧有点起伏,浮凸高度和浮凸角与{259}_f马氏体相比差别很大。{557}_f表面浮凸成“孤立岛状”浮凸群的形式分布于奥氏体基体上,浮凸群由不同方向的“浮凸束”构成,“浮凸束”是由若干个单根马氏体表面浮凸构成,浮凸束呈不规则的“N”型,单根马氏体表面浮凸呈“帐篷”型,表面浮凸不是通过一次均匀切变形成的,浮凸形状为非IPS(invariant plane strain)型。 母相预变形对{259}_f马氏体形态及表面浮凸的影响很大,对{557}_f、{225}_f马氏体形态及表面浮凸的影响不大。{259}_f马氏体随母相拉伸变形量的增加,马氏体变得细长,有明显的多向性、扭折现象,甚至有少量扭断,边界也由平直趋向曲折甚至呈锯齿状;浮凸也有扭折趋势,甚至有明显扭折迹象。随压缩变形量增加,{259}_f马氏体具有明显的方向性,马氏体片以细片状平行排列,并且马氏体片的边缘较为破碎,中脊也发生了弯曲或折断。表面浮凸也由开始的变化不大,到后来不太平整。 本文对马氏体相界面研究表明:{3,10,15}_f马氏体在(111)_f面上的共格位错在相界面上形成台阶的可能性最大。(557)_f板条马氏体相界位错来源于惯习面(111)_f上的错配,不同于来源于点阵不变切变的普通点阵位错,马氏体相界出现台阶结构是半共格相界动力学约束的结果。根据相变晶体学K-S关系,(225)_f马氏体相变时,在奥氏体内某一区域发生两次切变,结果使(111)_f面转变为马氏体的(110)_m面,(112)_f面 铁基合金马氏体形态、表面浮凸及相界面研究 转变为(112/。该切变是由 Burgers矢量为h和b。的位错分别扫过(ill)f$叫112if面所 致。(225)f马氏体是以分解后分布在 ollZI/面上的 bZ相变位错分支的运动为主,以(ill) 腼上的h分支运动为辅;6刃冯氏体则刚好相反。


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