制约马氏体相界面移动速度的主导因素

• 作 者: 吴凡[1]聂立文[2]刘洪启;
• 机 构: 湖南双威汽车弹簧(钢丝)有限公司
• 出 处: 第七届全国固态相变、凝固及应用学术会议
• 发表日期: 2006年期

在浩瀚的马氏体相变理论研究文献中,有关马氏体与母相间界面移动速度的研究报导相对少些.Peyrard和Remoissenet曾建议[1],该界面移动速度可由非线性周期势一维单原子链孤立子波的波速v与相变驱动力△G之间的哈密顿函数(Hamiltonian)表达之.徐祖耀[2]研究确定了这一函数的具体形式.根据该非线性表达式,相变驱动力越大,相界面的移动速度就越快.他还指出[3],对于高碳钢和中高碳合金钢,马氏体相变的驱动力大约为2000J/mol..将其代入徐式中,得到相界面移动速度约为1000m/sec..上个世纪中叶,科学家们[4、5]实测的马氏体相界面移动速度,数量级也与之相符.然而,如果照这个速度计算,一个半径为8mm的合金钢(如合金弹簧钢60Si2Mn、55CrSi、60Si2Cr、50CrV等等…)线材,淬火冷却仅需100万分之8秒即可被淬透.这在实际中是完全不可能的.科学家们在实验室研究或测定某两个参量之间的函数关系时,为避开其它因素的干扰,往往设置各种理想化的条件.例如,测定马氏体相变时的v与△G之间因果关系时,作实验用的冷却槽想必是很大很大、样品却是很小很小的.也就是说,只有在这样的实验条件下,被加热样品由里至表的热传导速度对相界面移动速度与相变驱动力之间关系的影响才是可以忽略不计的.但是,在工业生产中,淬火工件是有一定大小的.淬火时,如果里面的热量传不出来,新相界面就无法推进到工件里面去.过程的速度总要受最慢一项速度因子的牵制.实际工件发生马氏体相变时,由里至表的热传导速度远远低于马氏体相变本身的形核和长大速度.因此,决定工业化淬火时马氏体与母相之间界面移动速度的,不是马氏体的形核和长大速度,而应该是样品的热量由里至表的热传导速度.后者牵制驱动力的发挥.能够控制传热速度,就可控制驱动力的有与无.于是,马氏体相变时的相界面移动速度也就变得可控了.