馬氏體晶核的長大

馬氏體晶核的長大是原子無擴散的、集體協同的躍遷機制。所謂集體是指包括碳原子在內的所有原子,即碳原子、鐵原子、替換原子;所謂協同是指所有原子協作性地同時移動。這一機制是貝氏體相變非協同熱激活躍遷機制的進一步演化。貝氏體相變時,碳原子是擴散位移,鐵原子是非協同熱激活躍遷位移。這一機制也不同于切變位移,切變機制存在 1～2次切變角為0的晶體切變。

在奧氏體的<110>γ上E值較小,并且原子排列密度最大,而馬氏體的<111>α上原子排列密度也最大。在K-S關系中,奧氏體的<110>γ//<111>α,在最密排晶向上原子的位移距離特別小。計算得含碳量為0%的奧氏體(γ-Fe)轉變為馬氏體α時,γ-Fe最密晶向上Fe原子位移距離僅僅為一0.003 08 nm,即縮短3.69%,就可以變為馬氏體α的<111>α上的原子。在<110>γ晶向上的原子轉變為馬氏體晶格α的<111>α上的原子時,錯配很小,僅0.012,則兩相在此晶向上可共格連接,造成的畸變能極小,這是γ→α保持這一位向關系的重要原因。對于含碳量為0.2%的奧氏體,平均25個晶胞中才占有一個碳原子。而含碳量為1.2%的奧氏體,平均約4個晶胞中占有一個碳原子。奧氏體晶格上的原子以不同的位移矢量轉移到α馬氏體晶格上,位移距離均小于一個原子間距,同時滿足菱形角的要求,就變成了實際的馬氏體晶格。這些原子的躍遷是集體的、協同的、不可逆的,一次性完成γ→α晶格重建,即一次性轉變為體心結構,滿足了馬氏體實際的晶格參數要求,變成了馬氏體晶格。

為了實現此γ→α晶格重建,位錯、層錯、界面等缺陷處提供缺陷能,以輔助形核功,同時晶體缺陷易于產生γ→α的結構漲落,協助建構體心核胚。晶體缺陷為形核的結構漲落和能量漲落提供了必要條件。