马氏体晶核的长大

马氏体晶核的长大是原子无扩散的、集体协同的跃迁机制。所谓集体是指包括碳原子在内的所有原子,即碳原子、铁原子、替换原子;所谓协同是指所有原子协作性地同时移动。这一机制是贝氏体相变非协同热激活跃迁机制的进一步演化。贝氏体相变时,碳原子是扩散位移,铁原子是非协同热激活跃迁位移。这一机制也不同于切变位移,切变机制存在 1～2次切变角为0的晶体切变。

在奥氏体的<110>γ上E值较小,并且原子排列密度最大,而马氏体的<111>α上原子排列密度也最大。在K-S关系中,奥氏体的<110>γ//<111>α,在最密排晶向上原子的位移距离特别小。计算得含碳量为0%的奥氏体(γ-Fe)转变为马氏体α时,γ-Fe最密晶向上Fe原子位移距离仅仅为一0.003 08 nm,即缩短3.69%,就可以变为马氏体α的<111>α上的原子。在<110>γ晶向上的原子转变为马氏体晶格α的<111>α上的原子时,错配很小,仅0.012,则两相在此晶向上可共格连接,造成的畸变能极小,这是γ→α保持这一位向关系的重要原因。对于含碳量为0.2%的奥氏体,平均25个晶胞中才占有一个碳原子。而含碳量为1.2%的奥氏体,平均约4个晶胞中占有一个碳原子。奥氏体晶格上的原子以不同的位移矢量转移到α马氏体晶格上,位移距离均小于一个原子间距,同时满足菱形角的要求,就变成了实际的马氏体晶格。这些原子的跃迁是集体的、协同的、不可逆的,一次性完成γ→α晶格重建,即一次性转变为体心结构,满足了马氏体实际的晶格参数要求,变成了马氏体晶格。

为了实现此γ→α晶格重建,位错、层错、界面等缺陷处提供缺陷能,以辅助形核功,同时晶体缺陷易于产生γ→α的结构涨落,协助建构体心核胚。晶体缺陷为形核的结构涨落和能量涨落提供了必要条件。