中碳钢退火孪晶的形态及形成机制_贺志荣
ZnO外延薄膜的制备及孪晶的形成
变化。 (0001)面的 Al2O3 作为衬底材料，先将样品用比例为 1：3 的 ────────── 基金项目：河北省自然科学基金（E2006001006） 收稿日期：2008-10-24 作者简介：许贺菊（1981-） ，女，河北唐山人，硕士，华北煤炭医学院基础部助教，研究方向为光学。 -52-
许贺菊，等：ZnO 外延薄膜的制备及孪晶的形成
浓 H3PO4 和浓 H2SO4 的混合液在 140℃的温度下加热 20 分 钟， 再放入二氯甲烷和丙酮混合液中用超声波清洗 10 分钟， 再分别放入酒精、丙酮和去离子水的溶液中进行超声波清 洗，之后放入反应室中心的加热台上。在薄膜溅射沉积过程 中，衬底温度保持在 700K，外加轴向磁场固定为 200 GS， 射频功率为 80W，沉积时间为 2 个小时。采用高纯 Ar 和高 纯 O2 的混合气体产生螺旋波等离子体，两种气体的流量比 ZnO 薄膜结构特征通过 X 射线衍射的 θ-2θ 扫描，ω 扫描， φ 扫描进行了分析，表面形貌采用原子力显微镜（AFM）进行 测量分析。 2 结果与讨论
要：采用螺旋波等离子体辅助溅射沉积法在衬底 Al2O3 的(0001）面上沉积 ZnO 薄膜，所生长的薄膜在未
退火和退火时表现出不同的平面内取向。未退火时薄膜表现出较好的单筹异质外延生长，而退火后薄膜的Φ扫描 图像中出现了 12 个峰，这表明退火后薄膜出现反相筹，表现为孪晶生长。重点分析了退火对螺旋波等离子体辅助 溅射技术外延 ZnO 薄膜的结构及表面形貌的影响规律，为外延 ZnO 薄膜质量的提高及该技术应用的探索奠定基 础。 关键词：外延 ZnO 薄膜；退火；孪晶；等离子体 中图分类号： O484.1 文献标识码：A 文章编号： 1009-9115(2009)02-0052-03
《2024年中碳钢马氏体温轧及退火后的组织与性能研究》范文
《中碳钢马氏体温轧及退火后的组织与性能研究》篇一一、引言随着现代工业技术的飞速发展，中碳钢因其良好的力学性能和加工性能，在机械制造、汽车制造、建筑行业等领域得到了广泛应用。
马氏体是中碳钢的一种常见组织形态，其性能受温度轧制和退火处理的影响显著。
因此，对中碳钢马氏体在温轧及退火后的组织与性能进行研究，对于优化其加工工艺、提高产品性能具有重要意义。
二、材料与方法1. 材料本研究所用材料为中碳钢，其化学成分主要包括铁、碳以及其他合金元素。
2. 方法（1）温轧处理：对中碳钢进行不同温度下的轧制处理，观察其组织变化。
（2）退火处理：将温轧后的中碳钢进行退火处理，观察其组织与性能的变化。
（3）组织观察：采用金相显微镜、扫描电子显微镜等手段，观察中碳钢的显微组织。
（4）性能测试：通过硬度计、拉伸试验机等设备，测试中碳钢的力学性能。
三、结果与分析1. 组织观察（1）温轧处理后的组织：中碳钢在温轧处理后，马氏体组织发生明显变化，随着轧制温度的升高，马氏体板条变细，晶界变得模糊。
（2）退火处理后的组织：退火处理后，中碳钢的组织变得更加均匀，马氏体板条间的碳化物析出，晶界清晰可见。
2. 性能测试（1）硬度：随着温轧温度的升高，中碳钢的硬度先升高后降低。
退火处理后，硬度有所降低，但整体上仍保持较高水平。
（2）拉伸性能：温轧及退火处理后，中碳钢的抗拉强度和延伸率均有所提高，其中退火处理对延伸率的提高更为显著。
四、讨论温轧处理对中碳钢的组织与性能具有显著影响。
随着轧制温度的升高，马氏体组织发生细化，有利于提高中碳钢的力学性能。
而退火处理则能进一步优化组织结构，使晶界更加清晰，碳化物析出，从而提高中碳钢的综力学性能。
此外，适当的退火处理还能消除温轧过程中产生的残余应力，提高材料的加工性能。
五、结论本研究通过对中碳钢马氏体在温轧及退火后的组织与性能进行研究，得出以下结论：1. 温轧处理能显著影响中碳钢的组织与性能，适当的轧制温度有利于马氏体组织的细化，从而提高材料的力学性能。
钢板退火的原理是什么原理
钢板退火的原理是什么原理钢板退火是钢板制造过程中的一种热处理工艺，在加热至一定温度后，保持一定时间，然后缓慢冷却至室温。
这个过程是通过对钢板的晶粒结构进行改变，以达到改善钢材性能的目的。
钢板退火的原理有以下几个方面：1. 晶粒成长与再结晶：在钢板退火过程中，加热温度和时间会使晶粒重新长大并发生再结晶过程。
晶粒重新长大会使钢材原有的晶界得到改善，同时也可以消除钢材中的应力。
2. 去除应力：在钢板的加工过程中，由于压力、弯曲等力的作用，钢材中会产生一定的应力。
这些应力会降低钢材的机械性能，导致钢材易于发生变形和断裂。
通过退火处理，可以消除这些应力，提高钢材的机械性能。
3. 改善机械性能和塑性：退火处理可以使钢材的硬度降低，提高其塑性、韧性和延展性。
一般而言，经过退火处理后的钢材，其硬度明显降低，从而提高了加工性能，并能使钢材的机械性能得到更好的发挥。
4. 形变再结晶：钢材通过冷加工（如轧制、拉伸等）会引起局部应力和变形，这些应力和变形会导致钢材的塑性和硬度改变。
通过退火处理，这些局部变形会发生冷轧再结晶，使钢材恢复到良好的机械性能状态。
5. 改善钢板的显微组织：钢材的晶粒结构与其物理性能密切相关。
在钢板的退火过程中，通过加热和保温，在一定条件下，晶粒的再排列和再组合会改善钢材的显微组织。
这种显微组织改善可以提高钢材的物理、化学和力学性能。
除了以上原理，钢板退火的工艺参数也会对退火效果产生影响。
例如，退火温度、保温时间和冷却速度等都会对钢材的晶粒结构和性能产生影响。
不同材质的钢板需要采用不同的退火工艺参数，以达到最佳的退火效果。
总之，钢板退火是通过改变钢材的晶粒结构，消除应力，改善钢材的物理、化学和力学性能的一种热处理工艺。
通过合理的退火工艺参数，可以提高钢板的加工性能、延展性和塑性，并增强钢材的综合性能，从而满足不同工程领域对钢材的需求。
《2024年中碳钢马氏体温轧及退火后的组织与性能研究》范文
《中碳钢马氏体温轧及退火后的组织与性能研究》篇一一、引言中碳钢作为一种重要的金属材料，因其良好的力学性能和相对较低的成本，在机械制造、汽车制造、建筑等领域得到了广泛应用。
马氏体是中碳钢常见的组织形态之一，而通过适当的加工工艺如温轧和退火，可以有效改变其组织结构和性能。
本研究以中碳钢为研究对象，着重探讨了马氏体在中碳钢的温轧和退火后的组织与性能变化。
二、实验材料及方法本实验所采用的中碳钢为特定成分的合金钢，通过熔炼、铸造、锻造等工艺制成。
随后，通过温轧和退火等工艺处理，对材料的组织结构和性能进行研究和评估。
（一）温轧处理温轧是在一定温度范围内对金属材料进行轧制的一种工艺方法。
本实验中，将中碳钢在一定的温度范围内进行轧制，观察其组织结构的变化。
（二）退火处理退火是一种热处理工艺，用于改善金属材料的组织和性能。
本实验中，对温轧后的中碳钢进行退火处理，观察其组织结构和性能的变化。
（三）组织与性能分析采用金相显微镜、扫描电镜等手段对处理后的中碳钢进行组织观察；同时，通过硬度计、拉伸试验机等设备对材料的性能进行评估。
三、实验结果及分析（一）温轧后的组织与性能温轧后，中碳钢的组织变得更加均匀，马氏体形态得到改善。
在金相显微镜下观察到，温轧后的马氏体形态更加细小、分布更加均匀。
同时，经过硬度计和拉伸试验机的测试，发现温轧后的中碳钢硬度有所提高，韧性也得到了一定程度的改善。
（二）退火后的组织与性能退火后，中碳钢的组织发生了明显的变化。
马氏体形态得到了进一步的改善，晶粒尺寸得到了细化。
同时，经过硬度计和拉伸试验机的测试，发现退火后的中碳钢硬度有所降低，但塑性得到了显著提高。
此外，在一定的退火温度和时间范围内，材料的综合性能表现最佳。
四、讨论与结论本研究通过温轧和退火等工艺处理中碳钢，探讨了其组织与性能的变化规律。
实验结果表明，温轧可以改善马氏体的形态和分布，提高材料的硬度和韧性；而退火则可以使晶粒尺寸得到细化，提高材料的塑性。
工业设计概论 孪晶
工业设计概论：孪晶1. 什么是孪晶？孪晶（Twin）是固体材料中一种特殊的微观结构，指的是通过某种机制使晶体内部形成两个或多个相互平行的镜像晶体。
这些镜像晶体之间通过一个称为孪晶界面的面相互连接。
孪晶界面通常具有高度有序的结构，可以增强材料的力学性能和耐腐蚀性。
2. 孪晶形成机制孪晶形成机制多种多样，取决于材料的类型和处理条件。
以下是几种常见的孪晶形成机制：2.1 双相转变某些金属和合金在加热或冷却过程中会发生双相转变，从而形成孪晶。
这种转变通常涉及到原子重新排列以适应新的结构，导致原子沿着特定方向移动并产生镜像结构。
2.2 塑性变形在塑性变形过程中，材料中的位错（dislocation）可以导致孪晶的形成。
位错是由于原子排列不规则而引起的微小缺陷。
当材料受到应力作用时，位错会在晶格中移动，进而形成孪晶。
2.3 界面能降低某些材料在特定条件下，为了降低界面能而形成孪晶。
界面能是指两个不同相之间的结合能量。
当材料中存在应力或其他外界因素时，为了减少能量的耗散，材料会通过形成孪晶来降低界面能。
3. 孪晶的应用孪晶在工业设计中具有广泛的应用。
以下是几个常见领域中使用孪晶的例子：3.1 金属材料金属材料中的孪晶可以增加材料的强度和韧性。
通过控制孪晶的形成和分布，可以改善金属零件的性能，并延长其使用寿命。
例如，在航空航天工业中，使用孪晶技术可以制造出更轻、更强、更耐用的飞机结构件。
3.2 医疗器械医疗器械通常需要具备良好的生物相容性和抗腐蚀性。
通过引入孪晶结构，可以增强医疗器械的耐腐蚀性能，并减少对人体组织的损伤。
例如，孪晶不锈钢在医疗器械中广泛应用，如手术器械、植入物等。
3.3 光学材料光学材料中的孪晶可以影响光的传播和反射特性。
通过精确控制孪晶结构，可以调节材料的折射率和透过率，从而实现光学器件的设计和优化。
例如，在光纤通信领域，使用具有特定孪晶结构的光纤可以实现更高速率和更稳定的数据传输。
4. 孪晶设计原则在工业设计中，以下原则可以指导孪晶设计：4.1 结构优化通过合理设计材料的结构和形状，可以促进孪晶形成并提高材料性能。
热处理工艺对材料晶界和孪晶的控制
热处理工艺对材料晶界和孪晶的控制热处理是一种常用的材料加工方法，通过对材料进行加热和冷却的过程，可以改变材料的组织结构和性能。
在热处理过程中，晶界和孪晶的控制是非常重要的。
晶界是两个晶粒之间的界面，而孪晶是在晶内形成的微小晶粒。
下面将详细介绍热处理工艺对材料晶界和孪晶的控制。
在热处理中，晶界的控制可以通过晶粒长大方式和晶粒长大速率来实现。
晶粒长大方式包括重新结晶和晶粒生长。
重新结晶是指材料在加热过程中，原来的晶粒被完全消失，而重新形成新的晶粒。
晶粒生长是指材料中原本的晶粒通过长大来改变晶界的分布和性质。
晶界的位错和析出相控制也可以影响晶界的性质。
在晶粒长大速率方面，热处理工艺可以通过控制加热温度和冷却速率来控制晶界的分布和性质。
较高的加热温度和较慢的冷却速率可以促进晶粒长大，使晶界变粗，从而提高材料的塑性和韧性。
而较低的加热温度和较快的冷却速率可以抑制晶粒长大，使晶界保持细小，从而提高材料的强度和硬度。
此外，通过控制加热保温时间的长短，也可以对晶界的分布和性质进行调控。
孪晶的控制是指在材料中形成孪晶的方式和机制。
孪晶的形成常常是由于材料受到机械应变或热应变的影响，产生了奥氏体相变或变形相变。
在热处理过程中，可以通过改变加热温度、变形温度和变形速率等参数，控制孪晶相变的发生和程度，从而控制材料的孪晶含量和性质。
此外，还可以通过选择合适的热处理材料和工艺，控制形成孪晶的条件，减缓孪晶的形成，从而提高材料的塑性和韧性。
需要注意的是，热处理工艺对材料晶界和孪晶的控制是一个复杂的过程，需要考虑多个因素的综合作用。
不同材料和不同热处理工艺的组合，会对晶界和孪晶的控制产生不同的影响。
因此，在进行热处理之前，需要充分了解材料的特性和要求，选择合适的工艺参数，以达到最佳的效果。
总之，热处理工艺对材料晶界和孪晶的控制是十分重要的。
通过控制晶粒的长大方式和速率，以及控制孪晶的形成条件，可以优化材料的组织结构和性能。
因此，在进行材料热处理时，需要综合考虑材料特性、工艺参数和要求，以实现最佳的控制效果。
退火温度对大塑性变形Al-8Mg_纳米晶铝合金微观结构与性能的影响
第15卷第8期精密成形工程2023年8月JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING19退火温度对大塑性变形Al-8Mg纳米晶铝合金微观结构与性能的影响窦开沁1，陈昱林1，洪海杰1，刘满平1,2（1.江苏大学材料科学与工程学院，江苏镇江 212013；2.湖南大学汽车车身先进制造国家重点实验室，长沙 410082）摘要：目的研究不同退火温度下高压扭转Al-8.0Mg铝合金的微观结构及其对热稳定性的影响。
方法利用X射线衍射定量计算了纳米晶Al-8Mg合金在不同退火温度下的微观结构参数。
通过透射电子显微镜观察了不同状态的微观结构，讨论了晶粒尺寸和位错密度对热稳定性的影响，并分析了高温下析出相和孪晶的结构演变。
结果随着退火温度从125 ℃上升至280 ℃，HPT后Al-8.0Mg铝合金的显微硬度由247HV减小至144HV，240 ℃为硬度转变的临界温度，当退火温度低于240 ℃时，试样硬度值降低幅度较小。
平均晶粒尺寸从125 ℃下的41.1 nm增大到280 ℃下的143.6 nm，位错密度由1.32×1015 m−2减小到3.54×1012 m−2。
结论在退火温度低于240 ℃时，合金表现出较好的热稳定性，在280 ℃以后析出了大量Al3Mg2相，并观察到了多重退火孪晶。
额外的能量在位错结构的回复和非平衡晶界的重排过程中被消耗，导致晶粒尺寸与显微硬度没有发生明显变化。
加热过程中产生的结构转变可能是提高材料热稳定性的主要原因。
关键词：高压扭转；纳米晶Al-Mg铝合金；热稳定性；透射电子显微镜；微观结构DOI：10.3969/j.issn.1674-6457.2023.08.003中图分类号：TG113.23+3 文献标识码：A 文章编号：1674-6457(2023)08-0019-08Effect of Annealing Temperature on Microstructure and Properties ofNanocrystalline Al-8Mg Aluminum Alloy with Severe Plastic DeformationDOU Kai-qin1, CHEN Yu-lin1, HONG Hai-jie1, LIU Man-ping1(1. School of Materials Science and Engineering, Jiangsu University, Jiangsu Zhenjiang 212013, China; 2. State Key收稿日期：2023-03-22Received：2023-03-22基金项目：国家自然科学基金（U22A20187，U1710124）；湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室开放基金（32115014）Fund：The National Natural Science Foundation of China(U22A20187, U1710124); Open Fund of State Key Laboratory of Ad-vanced Design and Manufacturing for Vehicle Body of Hunan University(32115014)作者简介：窦开沁（1995—），男，硕士生，主要研究为纳米晶金属材料微观结构分析。
形变孪晶的消失与退火孪晶的形成机制
第21卷第2期2009年2月钢铁研究学报Jour nal of Ir on and Steel ResearchV ol.21, N o.2February 2009基金项目:国家863高技术研究发展计划资助项目(2002AA302501)作者简介:杨 钢(1963-),男,博士,教授级高级工程师; E -mail:yanggang@; 修订日期:2008-07-02形变孪晶的消失与退火孪晶的形成机制杨 钢1, 孙利军2, 张丽娜2, 王立民1, 王 昌1(1.中国钢研科技集团公司结构材料研究所,北京100081; 2.抚顺特殊钢股份有限公司,辽宁抚顺113001)摘 要:等径角挤压变形奥氏体不锈钢的退火研究表明,层错与形变孪晶是在回复阶段开始退化与消失的,层错的退化与消失主要是由于相邻亚晶以及内部形成的新亚晶以凸出机制逐渐吞并层错的结果。
孪晶的退化与消失包括两个方面原因:相邻亚晶以凸出机制逐渐吞并形变孪晶;孪晶板条以合并机制逐渐减少板条数量而使板条扩宽,最终宽板条的孪晶界面由于位错的运动而消失。
退火孪晶形成于回复阶段,是大角度界面的迁移结果。
关键词:等径角挤压变形;奥氏体不锈钢;形变孪晶中图分类号:T G14212 文献标识码:A 文章编号:1001-0963(2009)02-0039-05Annihilation of Deformation Twins and Formation of Annealing TwinsYAN G Gang 1, SUN L-i jun 2, ZH ANG L-i na 2, WANG L-i m in 1, WANG Chang 1(1.Inst itute for St ructur al M ater ials,China Ir on and Steel R esear ch Institute Gr oup,Beijing 100081,China;2.F ushun Special Steel Co Lt d,Fushun 113001,L iaoning,China)Abstract:T he inv est igat ion on ECA P ed austenitic stainless steel dur ing annealing show s that annihilat ion o f stac -king faults and deformat ion tw ins could occur dur ing the recov ery pr ocess due to being sw allow ed up g radually by adjacent sub -gr ains and new for med sub -g rains w ithin the a rea of stacking faults in the fo rm of bulg e mechanism.A nnihilation of defo rmation twins included tw o aspects of reason:defor mat ion tw ins w ere sw allow ed up g r adually by adjacent sub -gr ains in the fo rm of bulge mechanism;the number o f lamellae decreased and t he w idth of tw in la -mellae increased g radually in the form o f consolidation mechanism,eventually the inter faces of tw ins w ith widened lamellae disappear ed due to the dislocatio n activ ity.T he fo rmatio n of annealing twins w as the result of migr atio n of high ang le boundar y during the r eco ver y.Key words:ECAP ;austenitic stainless st eel;defor mation tw in奥氏体不锈钢由于其低的层错能,在形变过程中容易产生形变孪晶与层错,这些形变过程中形成的孪晶与层错在退火过程中会消失。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1996年9月Sep t.1996第12卷第3期JO U RN AL O F S HA AN X I IN ST I T U T E O F T ECHN O LO G Y Vol.12 No.3中碳钢退火孪晶的形态及形成机制贺志荣 解念锁 张永宏 (陕西工学院机械系 汉中 723003)【摘 要】 利用光学显微镜对中碳钢退火孪晶的形态及形成机制进行了研究。
退火孪晶是中碳钢过热组织的特征之一。
其形态分穿晶型和中止型,分别按横向、纵向机制形核长大。
退火孪晶有利于晶粒细化。
【关键词】 中碳钢;退火孪晶;形态;形成机制【分类号】 TG1151 前言退火孪晶[1-4]是具有低层错能面心立方(fcc)金属(Cu、Ni、不锈钢等)经形变——再结晶退火后常见的组织形态[5]。
在正常加热淬火条件下,钢的室温组织中不存在退火孪晶,但在中碳钢过热淬火组织中发现有在原奥氏体退火孪晶上形成的退火孪晶马氏体[3,6]。
该孪晶是钢在高温奥氏体化过程中形成的。
是中碳钢过热组织的特征之一。
研究退火孪晶的形态及形成机制,对研究钢的过热现象以及在生产实际中控制金属晶粒的长大有实际意义[4]。
本文以60、30CrM nSi、60Si2Mn为对象,将探讨中碳钢退火孪晶的形态及其形成机制。
2 实验材料及方法实验材料为30Cr MnSi,60及60Si2M n商用棒材。
化学成分分别为:30CrMn Si:0.31C, 1.05Si,0.99Mn;60:0.61C,0.66Mn,0.27Si;60Si2Mn:0.61C,0.79M n,1.82Si(w t%)。
取样后经锻、刨制成截面为4mm×12m m的长条状。
预先热处理为完全退火。
最终热处理首先在900℃预热,然后60、60Si2M n加热至1260℃,30min油冷;30CrMnSi加热至1280℃,30min油冷。
金相试样尺寸为H12×12m m。
按常规方法制备。
腐蚀剂为3%硝酸酒精。
先后在M e F3, Nu2及X JG-04光学显微镜上观察。
3 实验结果及分析3.1 平面形态图1、2、3分别是在30CrM nSi、60Si2Mn、60钢淬火过热组织中观察到的在原奥氏体退火孪晶上形成的退火孪晶马氏体。
该退火孪晶因激冷淬火而被保留了下来。
退火孪晶的平面形态本文收到时间:1995—07—14 第1作者:男35岁硕士副教授参加实验的还有本院毕业生崔现民,田旭。
图130CrM nSi 钢1280℃图260Si 2Mn 钢1260℃30min 油冷300×30min 油冷300×图3 60钢1260℃ 30min 油冷400×呈带状。
有的横穿整个晶粒,称为“穿晶型”退火孪晶(图1、2);有的中止在原奥氏体晶内,称为“中止型”退火孪晶(图3)。
在退火孪晶上形成的马氏体形态因截取方位的不同而不同。
当观察面与马氏体条平行时,马氏体呈条状;垂直时则呈点状或短杆状。
因此,马氏体的立体形态之一是扁条状。
实验还观察到退火孪晶成对出现的情况(图4)。
可以看出,两孪晶一薄一厚,其上形成的马氏体条取向不一致,夹角约120°。
马氏体条与{111}退火孪晶[2]迹线的夹角约为60°。
两个退火孪晶上形成的马氏体具有同一类惯习面,但属于不同的变体[6]。
3.2 立体形态为了研究退火孪晶的立体形态,本实验还对试样进行了双面观察。
图5是60钢淬火试样互成90°两个面的组织的合成光学照片。
可以看出在相互垂直的A 、B 面上退火孪晶均呈带状。
显然退火孪晶的立体形态呈平板状。
该平板所在的面即为{111}孪晶面。
在A 、B 二面的退火孪晶上形成的马氏体均为条状。
因此,马氏体的另一立体形态为薄片状。
·2·陕 西 工 学 院 学 报第12卷图4 60钢1260℃ 30min 油冷500×图560钢淬火试样二垂直面的合成组织320×4 讨论4.1 退火孪晶的形成机制根据前述退火孪晶的形态,可以推断退火孪晶有两种形成机制,即横向形成机制和纵向形成机制。
4.1.1 横向形成机制 横向形成机制的本质是层错。
该机制适用于图1、2所示的“穿晶型”退火孪晶。
钢在加热过程中,随加热温度的升高及保温时间的延长,奥氏体晶粒通过大角度晶界的迁移不断长大。
在迁移过程中,由于奥氏体层错能较低,在热应力、质点阻力等作用下很容易使晶界交角处{111}面的堆垛次序发生错排,即形成层错。
该层错本质上就相当于一个原子厚度的孪晶[2]。
由于共格孪晶界的界面能小于大角度晶界的界面能[5],该层错就稳定下来成为孪晶核心,并随大角度晶界的移动而长大。
在长大过程中,如果原子在{111}面上再次发生错堆,恢复原来的堆垛层序,则又形成一层错,即出现第二个共格孪晶界,即形成了一完整的穿晶型退火孪晶。
图6为具体形成过程。
图6(a )给出了fcc 晶胞中(111)晶面组与(1-10)晶面。
若沿[1-10]方向观察,则(111)晶面组A 、B 、C 、A 及(1-10)晶面上的原子1—6的排列情况如图6(b )所示。
为了便于观察(111)晶面组的排列情况,通过将图6(b )旋转或平移可得图6(c )。
纵坐标为(111)面排列层序,横坐标为(111)面上原子位置,亦用…A 、B 、C …表示。
显然,两次层错后(111)面堆垛层序变为…ABCA -CBACB -CABC …。
A -和B -为二共格孪晶面。
A -以下及B -以上区域的(111)面堆垛层序相同,且分别与A -～B -之间的区域呈镜面对称关系。
A -～B -之间的区域即为所形成的退火孪晶。
4.1.2 纵向形成机制 纵向形成机制的本质是不全位错按极轴机制的运动。
该机制适用于图3所示的“中止型”退火孪晶。
由图3知,中止型退火孪晶由端部的非共格孪晶面,侧面的共格孪晶面及末端的晶界组成。
由于共格界面能低,不易迁移,因此孪晶的生长仅通过非共格界面及大角度晶界的迁移来·3·第3期贺志荣 解念锁 张永宏 中碳钢退火孪晶的形态及形成机制(a )fcc 晶胞 (b)(1-10)面及(111)晶面组迹线(c)(111)晶面堆垛层序图6 fcc 金属退火孪晶的层错机制实现。
即在高温加热保温过程中,因层错而形成的退火孪晶核心将通过非共格孪晶界及晶界的迁移沿平行于共格孪晶面方向双向纵向生长。
这种迁移不是原子同时移动的结果,而是通过a 6(112)不全位错的运动逐步实现的。
不全位错运动的驱动力是高温热应力。
具体过程如图7所示。
高温下,低层错能奥氏体中的热应力可以通过孪生释放。
如图7(a )所示,fcc 金属中孪生的K 1={111},K 2={111-},Z 1=〈112-〉,Z 2=〈112〉。
孪生时距孪晶面第一层(111)面上原子由A 移至A ′时走的是一段圆孤AO ′A ′,这段孤可近似看作是两段相等的弦AO ′和O ′A ′(图7(b ))。
因此切应变g =2AO ′O A =2O A tg (90—θ)O A=2ctg θ其中θ是Z 1=[u 1v 1w 1]和Z 2=[u 2v 2w 2]的夹角,故cos θ=u 1u 2+v 1v 2+w 1w 2u 12+v 12+w 12u 22+v 22+w 22(a )原子切变图 (b)图(a)中ΔO AA ′的放大图●基体原子 ○孪晶原子 孪晶面原子图7 fcc 金属退火孪晶的不全位错机制取Z 1=[1-1-2],Z 2=[112]代入上式,得cos θ=1/3 θ=70.53°于是g =2ctg 70.53°=0.707由于(111)面间距为a3,故距孪晶面第一层的(111)面原子切动距离为g a 3=0.7073a =66a 显然,66a 是a 6〈112〉不全位错扫过(111)面时所产生的位移。
其大小等于〈112〉方向原子间距的1/3。
如果在相互平行且相邻的一组(111)面上各有一个a 6〈112〉不全位错扫过,则第一层(111)面上原子切动距离为66a ,第二层为63a 第三层为62a (此时正好为-[112]原子间距(图7(a ))……,第n 层·4·陕 西 工 学 院 学 报第12卷为66na 。
切变结果便形成了一片孪晶。
由于不全位错是按极轴机制[2]运动的。
因此在高温加热过程中,退火孪晶会不断长大。
4.2 退火孪晶的作用由退火孪晶的形态知,穿晶型退火孪晶使原粗大奥氏体晶粒得到了细化;中止型退火孪晶则因“劈裂”效应破坏了原奥氏体晶粒的完整性。
两种退火孪晶均增加了原奥氏体晶界的数量,在随后的缓冷或非平衡组织加热转变时,新相的形核数目将增加[7],可细化晶粒。
5 结论5.1 中碳结构钢过热组织中存在退火孪晶。
退火孪晶马氏体是中碳钢过热组织的特征之一。
5.2 中碳钢退火孪晶的形态分“穿晶型”和“中止型”。
前者按横向机制形核长大,后者按纵向机制形核长大。
5.3 退火孪晶有利于细化晶粒。
参 考 文 献1 C .R .Br oo ks .Hea t T reatment Str uct ur e a nd Pr oper ties of N on -fer ro us Alloy s .A SM .,M e ta ls Pa rk .1982,552 卢光熙,候增寿.金属学教程.上海科技出版社,1988,228,2953 刘禹门,贺志荣.金属学报,1989,25(2):A 1374 赵坚.理化检验(物理分册),1981,17(1):385 S.S.Go relik.Recr ystalliza tio n in M etals a nd Alloy s.M ir Publishers,M oscow.1981,1946 贺志荣.西安交大硕士学位论文,19857 贺志荣.陕西工学院学报,1989,5(1):31Th e M orpholog y and Fo rming M echanism of Annealing Twinin M edium Carbon SteelsHe Zhirong X ie Niansuo Zhang Yonghong(Dept .of M .E .,Shaanx i Institute of Technology )Abstract :M orpho logy a nd fo rming mechanism of a nnealing twin in m edium carbon steels hav e been studied with optica l microscope .Annealing tw in is o ne of th e fea tures o f ov erheat-ing structure in medium steels,a nd its m orpho logy ca n be classified into “cro ss ”type and “break off ”type,and its forming mechanism is respectiv ely breadthewise a nd leng thw ise fo r-ma tion .Annealing twin is in favo r o f fining g rains .Key words :M edium Carbom Steel ;Annealing Twin ;Mo rpholog y ;Forming M echa nism ·5·第3期贺志荣 解念锁 张永宏 中碳钢退火孪晶的形态及形成机制。