bcc(bct)馬氏體形核與長大的一種晶體學(xué)模型

1、第11卷 第3期傘4)孕址ACTA METALLURG1CA S1N1CAVol.41 No3?vbr 2005 pp.225-2302005 年 3 月 225-23()頁鋼中fcc/bcc(bct)馬氏體形核與長大的一種晶體學(xué)模型*楊金波楊志剛邱冬張文征張弛白秉哲方鴻生(清華大學(xué)材料科學(xué)與工稅系.北京100084摘 要 將人變線理諭和o點陣?yán)碚搼?yīng)用于fcc/bcc(bct)丐天體和變的可滑移隹長界面的設(shè)山 迅立了馬氏體形核弓氏大的 晶體學(xué)?？?通遷模型*析表明，fcc/bcc(bct) 氏庫形核與氏大過程是通過(121)3型擇優(yōu)界帀桂移進(jìn)行的，界面上的錯吃 位錯可以完歳馬氏體刷k學(xué)唯彖理論

2、(PTMC)要戎的點陣不變變形(LID),但LID淺稍溫描T界面遷夠.即在馬氏紐形核T氏 大過程中推移界面新柑創(chuàng)存在未發(fā)牛.L1D的新相薄區(qū),當(dāng)村變盤度達(dá)到嗎氏體用變點凡人時，站杠奧氏體與這漣區(qū)的晶格 常數(shù)比為/3/2這一兒何條件儀Olson-Cohen形核模型屮耍求擴展位錯層錯區(qū)界臣能彳<0是零價的.關(guān)鍵詞 馬氏體.鳥氏體品體孕唯象(PTM.C)不變線，()點陣?yán)碚?，形核與氏大中圖法分類號 TC11L5文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號0412-1961(2005)03-0225-06A GENERAL CRYSTALLOGRAPHIC MODEL OF fcc/bcc(bct) MARTENSI

3、TIC NUCLEATTON AND GROWTH IN STEELSYANG Jinbo, YANG ZkigangT QIU Dong, ZHANG Wenzheng. ZHANG Chi、DAI Bingzhe, FANG HongshengDepartment o( Material Science and Engineerings Tsinghua Universky、Beijing .100084 CorrespoTident: YANG Zhiyany, profeor. Tel: (DI0)62772976, Fax: (010)62771160.E-mail: zgyang&

4、amp;tsingUua. edit, cnSupported by National High Technical Research arid Development Programme of China (A,r o. 2003A A 33104 0)and the Excellent Young Teacher Programme of Mir bis try of Education)Marmscript received 2004-05-25< in revised form 2004-10 08ABSTRACT The crystallography of fcc/bcc(b

5、ct.) martensite transformation, including nucleation and growth, has been discussed from the viewpoint of invariant-line and O lattice theory. The formation of martensite is accomplished by t.he immigration of well-definecl glissile interface (121)fcr type and its misfit, dislocations can produce th

6、e lattice invariant deformation (LID) on the basis of phenomenal theory of martensitic crystallography (PTMC), however, LID is retarded slightly after the migration of interphase (121)fcc> Le. a ihin plate-like zone exists withont LID in martens讓e near the well-defined interface When t.he tempera

7、ture reduces to the point, the lattice parameter of austenite matrix is yz3/2 times chat of the martensite without- LID. This critical condition for spontaneous transformation agrees with ihzit the stack fault energy in matrix is less than zero according to Olson and Coheirs nucleation model.KEY WOR

8、DS martcnsile> plieiioinenal theory of martensitic crystallography (PTMC), invariant line, O-latticc theory, nucleation and growth馬氏保相變過程是丙態(tài)相變領(lǐng)域長期受幻瞽遍關(guān)注國家方找術(shù)研究發(fā)展規(guī)劃變目2003AA331040和披芳部論秀祥 年教師計劃項呂資助收到初稿E期:20040425：收到修改禍H期:2004 10 08 簾幷簡介：楡金液，男，1975年，博-主 的一個電要的學(xué)術(shù)問題.馬氏體相變屆級相變包拾形 核與長大兩個過程，這兩個過程是通過町滑移界面完

9、成的 （well-defined glissile interface, 格講可滑移界面在形 核初始階段療成），木丈稱這種穩(wěn)定的推移界面為生長界 1乩牛一2界臨的推移般包括祐變位諸的滑移和錯配位錯 的滑移T.Olson 和 Cchem%可繼承和發(fā)展了 Bogers Burgers 3期楊金波等：鋼中fcc/bcc(bct)馬氏體形核與長大的一種晶體學(xué)模型229剛球叨變蟆型，提供T一個有理K-S關(guān)系下基于擴展 位錯的fcc/bcc（而心/方I體心立方）馬氏體形核模型， 本文中環(huán)為0-C形核模型；0-C形核模熨的基本過程 町以笊述為:在溫度冷至點以下時，fee中擴展位錯戻 錯區(qū)的界直能7 <

10、0, fee中的全位錯自發(fā)形成擴展位錯， 擴晟位錯展錯區(qū)的寬度發(fā)展究，通過Bogee-Burgers 滑移模型形成具有半共格界面的孩胚，核胚増序通過f及軸 機制（polfi-nieclmuisni）來完成.O-C形核慎型在解釋 馬氏體形核的能壘問題上是非常成功的，然面也存住明顯 的不足： q氏休形核是通過Rngr5-Burgers滑移嘆 型實現(xiàn)的，這過程沒有明確的生怏界而，這不符合一級 柜變持點；（2） 0-C形核模型僅討論了馬氏體形核初始階 段的能雖學(xué)問題，由于一般悄況卞，BaJn應(yīng)變（fcc/bcc 轉(zhuǎn)變中陣點位移最小）超出了彈性應(yīng)變的范固，婪求核胚 任増皐的過程中不發(fā)主馬氏體晶體學(xué)唯級理

11、論CPTMC） 要求的點陣不變變形（LID）不盡合理；（3） O-C形核棋 型僅月現(xiàn)干形核初始階段以下的分聽將表明把形核與長 大過程截然分開似無必要.木文在O-C形按模型的基礎(chǔ)上，利用不交線理論和 0點陣?yán)碚摚岢鲆粋€只有明確滑移型生長界而的馬氏體 相變模將馬氏體形核與長大過程統(tǒng)-總來；這一模型 無謂像0-C形核模型那樣湯先確定取向關(guān)系，而代之以 由擇優(yōu)界面來禰定取向關(guān)系，為使擇優(yōu)界面町滑移，在 胚點，fcc/bcc（bct）（bct指體心正方）相變系統(tǒng)必須滿 址定的品低學(xué)條件，分析表明它和O-C形核模型姜求 的7 <0是等價的.1馬氏體正方度的形成和過渡態(tài)馬氏體的假設(shè)貳小學(xué)晶卩氐體通常

12、為bet結(jié)構(gòu)（戔晶格常數(shù)溝足 C i = b,并中c/a為馬氏庫晶略的正方度），具正方度 的形成過程和學(xué)晶熨LID密切相關(guān)，通常認(rèn)為仏牡新 樸厲氏體內(nèi)碳.原子擇優(yōu)占搖軸八面體位屋（有序化）町 以右效降低相變應(yīng)變能，從熱力學(xué)角度講就是一個達(dá)細(xì)穩(wěn) 態(tài)的過程；碳原了的有序化主要是在學(xué)晶型LID的過祚 屮形成的，砍原子分右的有序度取決J：相變過程屮學(xué)品的 構(gòu)成；由此可以假設(shè)在馬氏體發(fā)生LID（如攣晶）之前, 口丁均勻應(yīng)交過程中碳原子的分布是無序的，這時新相點陣 為bee點陣而非最終的bet,這種bee點陣的馬氏體稱 為過渡態(tài)馬氏體，品各常數(shù)為它可能完全不同T實際 測童得到的晶格常數(shù).對丁鋼屮位錯9氏體

13、（如板條吁氏 體）正方度町以忽略術(shù)計，可以認(rèn)為相變過斤屮其正方度 始終為1.本文模型假設(shè)：馬氏體形核與長大過程中，在生長界 面附近新相側(cè)伴戀一過渡態(tài)馬氏體薄區(qū)過渡區(qū);，它沒 有發(fā)生L1D.為bee點陣結(jié)構(gòu),品格常數(shù)為g如圖1所 示.迪過以上假設(shè)，下面的兩招擇優(yōu)界血只礙考慮fcc/bcc 系統(tǒng)就可以了.因1馬氏炷柿變過程界血附近結(jié)構(gòu)示總圖Fig.l Sketch of the zone adjacent to martensitic growth ititerfg2馬氏體形核與長大可滑移界面的設(shè)計不變線的槪念源于PTMC理論呵.文獻(xiàn)Ji, 12系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)，大雖的析岀相寬曲一般都耳在一條不 變線

14、，即新相和母相點咋之間通過一條不變線相聯(lián)系.在 預(yù)先誦定兩相取向關(guān)系的條件下，Luo等冋進(jìn)一步在 三維空間給出了不變線的近似求取方法.本文取母相fee 品體學(xué)坐標(biāo)系為參考坐標(biāo)系，單位長度為母相晶格常數(shù). 設(shè)不變線為其基本表達(dá)式為Axi =（1）A = RqB（2）式中，A為點陣轉(zhuǎn)孌葩陣，取決:于兩相間的取向關(guān)系和 點陣對應(yīng)關(guān)系（殻取Bum對應(yīng)關(guān)系）的選擇，由于滿 足式，所以A又稱作不變線應(yīng)變；U為Bain應(yīng)變，為Bain應(yīng)變后均勻應(yīng)變（人）滴足不變線應(yīng)變所需的 一個小角度的剛性旋轉(zhuǎn)，它受限于不破壞Bain對應(yīng)關(guān)系 的要求，考慮到Bain應(yīng)變的特點和立方晶體的對稱性， 旋轉(zhuǎn)角般不趙過15Zhan

15、g和Purdy剛 應(yīng)用O點陣?yán)碚摲治霰砻?當(dāng) 兩相界面包含不變線也時，兩杠問的擇憂界面即為主0 點陣血，它是唯一碘定的；-般Jt主（）點陣面表現(xiàn)為析岀 根的寬面I* Qiu和ZhenQ的計筍表明，在.淀擇優(yōu) 界面幾何判據(jù)下這種左0 .點陣面僅出現(xiàn)在K-S和N W 有理取向關(guān)余附近，：般會有5組解：近K S關(guān)系下3 m,近N-W關(guān)系下2組.其屮，K-S關(guān)系下的（121）2 型和X -W關(guān)系下的（335）沁；型擇優(yōu)界而在求綁過程中 是穩(wěn)定岀現(xiàn)的，與Frank=ir-要求的edge-matched擇化 界而狀態(tài)村當(dāng)，這時母相密排方向和其惆合方向是完全乎 行的，本文生氏界直即從這兩種擇化界面中選取，山

16、此擇 優(yōu)界面決定的N-V和K-S無理取向關(guān)系變體分別取：（lll）fce « n （Oll）bccJlTOfcc il 100bcc, 合密 扌IF面有一個小角度風(fēng)；（iu）fcc " （011）氐,|1呵2 n iiTbz,耦合密 排百有一個小角度弘.次中，小角度0】和%就是edge matched位置所 需要的一個小用度剛性疾轉(zhuǎn)；當(dāng)供相品格當(dāng)數(shù)比-定時，也和0-2是唯一確定的；為表述方便，這兩套生界面能 擇優(yōu)決定的取向關(guān)系稱為理想取向關(guān)系.本文中，耦合密 排曲一般指(lll)g耦合密排方向在近N W關(guān)系下指 HOg在近K-S關(guān)農(nóng)下指lOllfy 參考Zhang和 Pur

17、dy14'的理論推導(dǎo)過程，本文簡委變給出正空間的求 解過程Tx° = bL(3)T=1-Al弍V,荻為新相點陣中的點陣矢氐T為位移矩陣* P為耦合密排而上約崇粽平移矢氐它垂克于倒空間不 變線:璋滿址(4-*)頁=瓷(4)當(dāng)八和一定時，遊就詢定f卩切(類似PTMC 理論不變線求解)，不斷嘗試弘和&2 (保證旳和&2盡址 小)使式(5)成立使町確定Rn,這樣A就請定了，由此 礎(chǔ)定的取向關(guān)系稱為理想取向關(guān)系；接看反-矢呈西滿 足E丄亦，丁丐豐0,則主0點陣面單位法劉矢金Op 即本文的生長界面法問Op = TTf/|TTx|Oc = Tt6l/|Tt6l|借配位錯線的

18、方向矢量E(、f行于不變線迅)和間距 D分別為念=x(5t-D 4/1 和其中,d=bL2/TTH本文以Fe-8Cr-lC A金為例進(jìn)行分析.室溫下該 合金的平篌態(tài)奠氏體和鐵奚體的品格常數(shù)分別為181 : Qfcc=03619 nm, Qbx=02865 nm.計算結(jié)果如下近N-W關(guān)系下可二1 1 L167jfccj P = iT10fcc/2,Op = fl 1 1.713fcc, D = 2,39 nm,0i =0.47。(繞T10fcc 右手旋轉(zhuǎn)).近K-S關(guān)系下Xi = 10A 顧仏，從=IWlJfec/2,Op 二 |1 1.76 lfcG D 二 0.98 nm,% = 649。(

19、繞TOlJfcc 右手旋轉(zhuǎn)).近N W關(guān)系下，主O點梓藍(lán)接近(335)仏，當(dāng)fee 與bee兩用晶格常數(shù)比發(fā)生変化時，分析計算表明錯配位 錯為純?nèi)行?，Burgers欠址在生.長界面上和耦合密排面 匕為典型的非滑移界面，不可能成為馬氏體毛長界血.近K；S關(guān)系下，主O點陣血接近(121)fcci即為 (121)型界面.當(dāng)fee與bee芮相晶格常數(shù)比發(fā)生變化 時，分析訃并表明鎊配位錯-般為混合型位錯，以螺電分 址為主，其Burgers矢雖在牛長界面和耦合密排面上，考 慮到母杞fee點陣結(jié)構(gòu)，它的滑移面為(Hl)fco界面同 洋是非滑移型界而；然市當(dāng)fee與bee的晶格常數(shù)比嚴(yán)格 滿足"巧時

20、，界血匕的桀配位錯將變?yōu)榧兟菪停匀蝗?(1=0.3619 nm,計并結(jié)果如F氏=10 巧 cc, 0 = lOlifcc/2,-Op = 2 4.9 2fee、D = 0.89 nm, % = 0山計算町知，擇優(yōu)界面法向()P接近有理指數(shù) 252fcc. Op界血上不僅錯配勺錯變?yōu)榭苫瑝蚵菪臀诲e， 而且兩桁取向關(guān)系為有理K-S關(guān)系.O-C形核模勒和 Hirth等麗的fcc/bcc相變模型表明，Shockley刃型 分位錯(Burgers矢蛍在耦合密排血上)附加一定的陣點 拖動(shuffle)就可以完成fcc/bcc轉(zhuǎn)變,由于兩相耦今 密排面嚴(yán)格平行，所以這種Shockley相變位錯在牛長界

21、 面上也是町以滑動遷移的.以上分析表明，(121)仏型擇 優(yōu)界面町以作為馬氏體的宅長界面，示意圖如圖2所示. 錯配位錯是否可以完成馬氏體相變過程小的LID;應(yīng)先分 析fee與bee的晶格常數(shù)比嚴(yán)格滿足./3/2長否合理.圖2完全松曲狀態(tài)下(121)fcv可滑移界曲示窓圖Fig.2 (121)fl:c; type glissile interface of rnartciiskc without long-range strain, is the Burgers vector of misfit dislocations晶洛常數(shù)是受氓多因索影響的，如合金元素、溫度等. 假定各種陰索的彫響是恒定的

22、或若可以通過溫度表達(dá)岀 來，把品格常數(shù)筍化為溫度T的函數(shù).設(shè)奧氏體晶格常 數(shù)為尙“(丁)：過渡態(tài)馬氏休晶格常數(shù)為當(dāng)溫度趨 T 點時，分祈d下條件是否成立.Qfce(T)M)Vi以 l63Cr l351vIn-()54Mo054Si 的 Fe-C 介金為 例卩叫設(shè)碳濃度(質(zhì)呈分?jǐn)?shù)、%)w(C) <1.6,則材溫下 馬氏體晶咯常數(shù)為和7 （晶格常數(shù)單位一律取IO "1 nui）當(dāng)w >0.55時rt-M = 2.871.1 一 0.014w= 2.8674 + 0.12w,當(dāng) 0,18< w <0.55 時g = 2.8711 - （）.014wcm = 2.86

23、74 十 0.02w労w <0.18時Qm =愀=2.8674 卜 0.02w.為估箕過渡態(tài)馬壬體的殆將常數(shù)條.作以下近似= Qt 一 z/3 cm at. 4 2uz/3（6）式中，«為主軸方向晶格莒數(shù)隨碳有序度變化的線性系 數(shù)，Z為衣征碳備聚的有序參數(shù)，碳原了在。軸和D軸 上等雖減少，都當(dāng)集亍C軸八血體間隙.式（6）是不嚴(yán)格 的岡：由犬町知= Z4 （cm 一 伽）/3奧氏體晶格常數(shù)2“取対%：<： = 3-573 4 0.033 （0 < u? < 1.6）at和afee與碳含屋的關(guān)系見圖3.從圖可見 兩者差別不大，約為0.005 nm （約為 % 的1

24、-2%）.當(dāng) w<1.6,溫度趨于胚點時，式（5）可戒電0.32c 0.31-5 0.30y2f3aX 0.29OXXXXXOOCWCOXOXCOO3 11 0.280270.00.40.81.21.6Mass fraction of carbon, %圖B 5利商“間的民較Fig.3 Comparison betvzectn ac and /2 alcc (at nndare ta<! lattice pcna.inci.cr uf martensite in preLID zone and austenite, respectively)3馬氏體形核與長大過程中滑移界面的遷移和

25、DID 過程以上設(shè)計的（121）妝型可滑移界負(fù)（如圖2）上是不 存在長程應(yīng)變場的，先假定它可以遷移完成Fcc/bcc轉(zhuǎn) 變，如采不發(fā)生LID且相變位結(jié)僅通過滑移和-般的位 錯增魏機制（如L型位錯增殖機制）實現(xiàn)，則相變的初態(tài) （fee）和終態(tài)（bee）和Borgers Burgers滑移模型應(yīng)當(dāng)是 一致的，按照o C形核模禮，（12I）f（;c型半共格界面推 移所需相變位錯的Burgers矢蚤相當(dāng)于相界負(fù)上的長程 應(yīng)變）滿足方程式（7a）或式（7b）.；21Tjfcf/6 卜11 施c/6 = 10lf<：<：/2（7a）卩1%/6 + 2l %/6 一 101fcc/2（7b）式（

26、7小或N （7b）的左邊為完成fcc/bcc轉(zhuǎn)變所需 的相變位錯，即每兩個原子層（指耦合密排而）所需相變 位蠟的Burgers矢雖和刃型Shockley分位錯相當(dāng)，然而 界血上的長桎應(yīng)變用Burgers 施表達(dá)應(yīng)為101/2,它 和不變線（錯配位錯線）及錯配位錯線的Burgers欠雖 是平行的，大小為母相參考點淬的最短平移奘址，它不會 改變不變線和錯配位錯的性質(zhì)（相當(dāng)于平移），即相變過程 中（121）fcc型擇優(yōu)界面的可滑移性是不變的.很明顯, 式（7a）或式（7b）也是fee中擴展位錯的形成方程（逆 向），所以馬氏體借助fee晶竺的擴展位錯形核是合理 的"4.當(dāng)Qz/Obcc著于v

27、ZV2時，10Tfcc不變線方 向沒有錯配，Burgers欠呆為10lfcc/2的全位錯分解 為擴展狡錯，只要相變過程屮擴展位錯增殖按式（7a）或 式（7b）逬行，則在10打仏左向上可以無隈展開（沒右 錯配），相當(dāng)于擴展位錯戻錯區(qū)界面能7 <0當(dāng)擴展分位 錯線iW度超過錯配位鉗間距（刀）時，會生成新的錯配位 錯，以消除界面錯吧擴泯位錯的分位錯通過0-C模型 的極軸機制形成過渡態(tài)馬氏休.以上分析表明：本模型中 馬氏體川變粘界.條件afecAbo = y/2和0-C龍核模 型屮要求層錯區(qū)界面能7 <0繪相當(dāng)?shù)?過渡態(tài)馬氏體 的形成需要克服的能雖為錯配位錯間形成的彈性能（界面 能）和新相

28、體內(nèi)的長程應(yīng)變能，共中新相體內(nèi)的長用應(yīng)變 如llirt-h等1罔的分析為一簡單切變型應(yīng)變場，英切變面 為（1g切交方向為（112）fcc.從式（1）町以看出，在 理想取向關(guān)系卜-點陣轉(zhuǎn)變矩陣A是一個不變線應(yīng)變，它 和過渡區(qū)（相變區(qū)）簡單切變型長程應(yīng)交場不牙盾，帀是 統(tǒng)一的.這是因為：在過渡區(qū)，人代表的是fcc/bcc點 陳轉(zhuǎn)變，在新相未及主UD的悄況卜它也是過渡區(qū)總體 的形狀變形.然面過渡區(qū)總體的彬狀變形只有在母相的約 朿或限制F才會產(chǎn)宅長程應(yīng)變場（當(dāng)然這一長程應(yīng)變場可 能是不鉉定的），左引入式（7a）或式（7b）左邊所示柏變 位錯之前，如圖2 .所示，兩杠間的錯配完全被錯配位錯松 弛掉，是不

29、存在長程應(yīng)變場的；再者也可以換一個角度理 解:本文選擇阿泌與jlllkc方向完全平行佗們是 Bain對應(yīng)關(guān)系下的相關(guān)向陸相變啊后力'向不變），矩陣 月在耦合密排面上形成的位移場集中在|ioif<:c易滑移 方向上被位錯松弛掉），該方向不會承載長程應(yīng)變.3期楊金汝等：鋼屮fcc/bcc（bct）馬氏體形咳與氏人的一種晶律學(xué)模型#以上分析農(nóng)明，過濺區(qū)馬氏體總體的形狀應(yīng)變和體內(nèi) 的氏程應(yīng)變叮以不一致.本文第1節(jié)中提岀的過渡態(tài)4氏體區(qū)主要冃的是為 了保證（121）：-“出界面的可消移性，現(xiàn)在可以進(jìn)一步明確 這一假設(shè)：在馬氏體形核與長大階段，陳型錯配位錯運動 （完戍L1D）硝滯后相變位錯的

30、遷移（滑移和礬移），這是 本模型和o-（：形核模型（認(rèn)為馬氏體形核階段不發(fā)生泌 性調(diào)節(jié)）不同的地方以卜一花此假設(shè)前提卜-討論馬氏體的 生長過程.式（7a）或式（7b）左邊的刃型Shockley相變位錯的 滑移附帶一定的陣點施動I，町使過渡態(tài)馬氏體增氏和 縉寬以卜-重點討論馬氏體的增厚過程.當(dāng)螺型錯配位錯運動稍滯后界面推軫時，0-（：形核 慎型提岀的極軸機制同樣適用于木模型中過渡區(qū)馬氏體 的增耳，即：錯配位錯將成為極軸位錯，（lll）fec耦合 密排直上的刃型Shockley相變位錯繞這一極軸位錯掃動 （反極軸螺旋方向），Shockley .柑變位錯在轉(zhuǎn)動36V的過 程中，借助于極軸位錯區(qū)凜旋結(jié)

31、構(gòu)上升，完成新桁轉(zhuǎn)變. 顯然,錯配位錯將，滯留,在bcc新相中.嚴(yán)格講，錯配位 錯然于兩相界出L此處約滯留指：山丁相變區(qū)邊界附近 母相的限制，錯配位錯的應(yīng)變場（多余陣點，兩相耦合密 排而陣點密度是不同的）破保留卜一來.仍為純螺型位錯. Burgers欠鈕為111|.：/2位錯，它有兩種運動方式：H 為滑移，發(fā)生交滑移的可能性比較大，交滑移面包括3 個110皿,3個112i心和6個123心面,一般 主要發(fā)牛在較高淑度的位錯馬氏體中（如板條馬氏休）； 其二為李晶，錯配位錯將;殳生如下分解11認(rèn)/2 T 112bcc/3 + lllbCc/6英中,（111U/6為Frank定位鐐為極軸位錯; 卩12

32、：bcc/3為Shockley分位錯，它將繞極軸位錯旋轉(zhuǎn)， 形成李晶.顯然，以上過程表明假設(shè)LID滯后丁界曲推 移（均勻應(yīng)變）是合理的，它町以貫穿整個馬氏體形核與長 人過穆，浙沒有必耍把它幻箴然分為兩個階段.以上兩種 L1D過理將完成過渡態(tài)馬氏體向堆終態(tài)馬氏依的轉(zhuǎn)變， 相變的阻力來自于形狀應(yīng)變能在新相和新相附近奧氏休 中的積累，這都會阻止馬氏休生長:界面的滑移，促使相變 停止.4關(guān)于PTMC理論分析結(jié)果網(wǎng)的討論4.1攣晶馬氏體李晶9氏體般為片狀相，形狀變形擇優(yōu)態(tài)為不變平 面應(yīng)交（invariant plain strain, IPS）型罔；在本文 K-S 關(guān)系變體下，卩TK；理論計算中學(xué)晶馬氏

33、體體內(nèi)LID 般為112bccII lbcc, KJ （101）fccT01fcc,它的剪切模星 在立方晶體中是最小的，相當(dāng)于兩個111論10弘看 移型簡單切變的交樓組合，顯然這種形狀應(yīng)變比切變方向 為lOTJfcc.的單一簡單切變（如（lll）f“IOTkc）更具優(yōu) 勢；LID過程將使FH變區(qū)域的物質(zhì)流變（material flow） 向101；fcc方向集中，有效降低總體的形狀應(yīng)變能.在本文K-S關(guān)系變體億 寧晶馬氏體慣習(xí)而般集 屮分布在（29認(rèn)和（252）仏附近,少址慣習(xí)面分布在 兩者之間M-26 PTMC理論可以艱好地斜釋（295）口： 卻不能很好地解釋252）仏馬氏休.從本文以上分析

34、可以 這*羊理解：（295）心馬氏體無理慣習(xí)面為PTMC浬論計 算中的IPS面，具有零相變應(yīng)變能的優(yōu)勢,而（252）fcc馬 氏學(xué)無理憤習(xí)血（按近（494）g）接近O成陣?yán)碚撚圀侵?的擇優(yōu)界而，在界而能方MH-fi優(yōu)怖，它們都是兩柑界面 的拯優(yōu)態(tài).不過前者是應(yīng)變能主導(dǎo)卜-的擇優(yōu)界面，而后者 是界直能主導(dǎo)卜-的擇優(yōu)界面.（295）際馬氏體中細(xì)密完 整的學(xué)品和（252）仕馬氏體中的不完整孝晶也反映這 一點.山丁- LID過程中新相馬氏體是耍發(fā)牛正方化的， 同時由于L1D非均勺性的影響、界而能主導(dǎo)卜-的擇優(yōu)界 面會偏離理論值（爪（過渡念馬氏體的生長界面），所 以李晶馬氏體慣習(xí)血集中分布在（295）仏

35、和（232）賦附 近，同吋可能岀現(xiàn)在兩者之間也是合理的在乍品馬氏體長穴過程中，過渡態(tài)馬氏體發(fā)牛.李站型 LID過程屮，由于馬氏體iE方化的影響以及芮相協(xié)調(diào)痢性 變形的需要，新相和母相間取向關(guān)系也將僞肉理想取向關(guān) 系，通常表現(xiàn)為近K-S關(guān)系的G-T關(guān)系.4.2位錯馬氏體位錯馬氏體一般為針狀或板條狀譯本文近K-S關(guān)系 下，新柜長度方向在耦合密推方向lOlJfec £n_|10lfcc 是杲好的有理匹配方用，一般afcc/bcc在/3?2附近， 元理不變線也扌妾近|10Tlfcc?這種情況下總體的形狀應(yīng)變 已經(jīng)處丁-抒優(yōu)態(tài)，片決相中IPS型形狀應(yīng)變的約束顯然 就沒有必要.本文第3節(jié)分析表明

36、，位錯馬氏休中的LID 主雯由錯配位錯交滑移完成（人會發(fā)生攣晶）：L1D方向 為網(wǎng)1気，簡單切變血是不確定的，根據(jù)線彈性理論判 斷，簡單切變面通過交滑移組合為（101）fcc將是比較有優(yōu) 勢的.板條馬氏I本慣習(xí)面-般表現(xiàn)為由界面能主導(dǎo)的擇優(yōu) 界面，如上文計算的近K S關(guān)系下的主O點陣面（121）fcc 等，在位錯馬氏休長大過程中，過渡態(tài)馬氏體在LTD后 仍然為bcc結(jié)構(gòu)（正方化不明顯），取向關(guān)系在LID過程 小基本匕維持理想取I卻關(guān)系不變，近（121）仏.也寬面一般 不會被礦壞#7.28迪過以上分析町U音;I仁在泣錯嗎氏休長大過程中， 過渡態(tài)馬氏體形狀應(yīng)變?yōu)椴蛔兙€應(yīng)變A,近（121）fcc型寬

37、 面的形狀應(yīng)變位移部在101fe.e方向上，后來的L1D簡 單切變方向在1（）1心的反方向上.如果兩者作用后的相 變區(qū)形狀應(yīng)變?yōu)橐?IPS型，其形狀應(yīng)變將在10Tfcc方 向上，即PTMC理論計算中的簡單切變d2和最終形狀 應(yīng)變小的方向機平行l(wèi)OlJfee,這種惜況下PTMC理論 是不醃進(jìn)行求解的(均勻應(yīng)變的不變法向磯不碓定).所 以人管位錯馬氏體最終形狀應(yīng)變是弁符合TPS的妥求， 應(yīng)用PTMC理論求解是不町能成功的(至少誤差會比較 大).如果位錯馬氏體中的LID主奚為(111)1(%,且 繪終形狀變形符合IPS型形:伏應(yīng)變的約束，其最終形狀 變形也將接近為(Ul)101fcc型簡單切變，類比

38、PTMC 理論，位錯碼氏體的IPS型慣習(xí)而為(lU)fcc.5結(jié)論通過不變線理論以及O點陣免論計算設(shè)計了-種 fcc/bcc(bet)馬氏體村變的晶體皆祺型.愎型的基本假設(shè) 前捉為:馬氏體滑移界面遷移過程中LID稍微滯后，住 滑移界而附近新相馬氏體一側(cè)形成一點陣結(jié)構(gòu)為bcc的 過渡區(qū).相變溢度達(dá)到兒饑點對，fee母相和過渡區(qū)bee 新用晶格常數(shù)比接近v® ,這與O-C形核模型中擴展 位錯層錯區(qū)界直能7 <0是等價的.與O C形核植型不 同的是；(1) 木模型中的馬氏依形核與長大過程取向關(guān)系不用 幀先詭定，代之以由生長界而界面能攔優(yōu)'印可滑移性要求 來決定，理論分析表明過

39、渡區(qū)馬氏休和母相奧氏體'可取向 關(guān)系為有理K-S關(guān)系；(2) 本模型有明確的牛.長界面(121&型；(3) 馬氏體形核與長大過程中塑性調(diào)節(jié)是必要的，但 本模羽需要假設(shè)塑吐調(diào)節(jié)稍滯后于界而椎移，界面推移過 根符合O-C形核模型的極軸機制，滯后的錯配位鏈可以 滑移或形成李晶，形成位錯馬氏體和學(xué)晶馬氏體.逋過本文蟆型分護(hù)喪明，片狀相李給馬氏體的寬面- 般表現(xiàn)為應(yīng)變能主導(dǎo)下的(121)kc型擇吮界曲和界面能 卞導(dǎo)卜的(121)fcc型擇優(yōu)界畫板條和針狀位錯馬氏體 其正方度可UZ忽賂不訃，寬面一般為界血能卞導(dǎo)卜一的近 (12% 0擇優(yōu)界面.瘩考文獻(xiàn)1 Cohen M, Olson G C

40、lapp P C lu: Owen W S, Cohen M, Wayman C M, eds.? Proc Int Conf on MartensiticT'un.sfotmatiom> JGOMAT 79, Cambridge, Mass: MIT Press. 1979: 12 Christian J W Maier Set Eny, 1990: A127： 2153 Aaronson H T, liall M G. Metall Mater Trans 1994; 25A: 17974 Olson G B. Cohen M. Met all Transfl 1976; 7A: 19055 Ol&on G B, Cohen M. Melall Trans, 1976; 7A: 19156 Rogers A J, Burgers VV G. Acta Melail 19M; 12: 2557 Rovtbard A L, Khachaturyan A G Phyu Aet Me talk 1970; 30: 688： Kurdju