柯俊贝氏体相变假说的研究与探讨

根据相变理论，形成马氏体时系统自由能的总变化ΔG应为

式中，ΔGv为单位体积奥氏体与马氏体的化学自由能差；V为参与相变者的体积；S为新相表面积；σ为奥氏体与马氏体之间的表面张力；E为弹性能。弹性能E包括：①因奥氏体与马氏体比容不同而产生的应变能；②维持两相共格所需的切变弹性能；③在奥氏体中产生塑性变形所需的能量；④共格界面移动时克服奥氏体中障碍所消耗的能量等等。根据热力学条件，马氏体相变只在ΔG为负值，即在Ms点以下才能进行。那么，在Ms点以上温度以马氏体相变机制进行转变的贝氏体相变是如何满足热力学条件的？

柯俊认为，在Ms点以上温度，若相变的进行能够使ΔGv值增大，使E值减小，从而使ΔG达到负值时，马氏体型相变也可以发生。如图16-7所示，高碳奥氏体自由能和高碳马氏体自由能分别高于低碳奥氏体自由能和低碳马氏体自由能，由高碳奥氏体（γH）转变为高碳马氏体）时的相变开始点为，由低碳奥氏体（γL）转变为低碳马氏体）时的相变开始点为，其相应的单位体积化学自由能差分别为）和。如果相变时伴随有碳的脱溶，由高碳奥氏体（γH）转变为低碳马氏体（）时，则在此温度下单位体积的化学自由能差将增大为）；若相变所需的临界驱动力相同，即，则相变开始点将上升至，并且因为碳的脱溶以及奥氏体和贝氏体的比容差小于奥氏体和马氏体的比容差，所以弹性能E亦减小。因此，在Ms点以上至Bs点之间的温度区域，奥氏体若按照由高碳奥氏体（γH）转变为低碳马氏体），同时伴随有碳脱溶的方式转变为贝氏体，则可以使ΔG为负值，即有可能在原Ms点（即）以上的温度（即）发生马氏体型相变。(www.xing528.com)

图16-7　碳含量对自由能-温度曲线的影响

该假说认为，贝氏体相变时，α相的不断长大和碳从α相中的不断脱溶这两个过程是同时发生的，α相长大时与奥氏体保持第二类共格关系。不过贝氏体的长大速度远比同类共格切变型的马氏体的长大速度低，这是因为贝氏体的长大速度受碳原子的扩散脱溶所控制。贝氏体相变为有扩散（碳原子）、有共格的相变。贝氏体相变的主要驱动力是因碳脱溶而增加的化学自由能差。碳从α相中的脱溶可以有两种方式：①碳通过相界面从α相扩散到γ相中；②碳在α相内脱溶沉淀为碳化物。

柯俊贝氏体相变假说能够解释：①在Ms点以上温度α相可以通过马氏体型相变机制形成；②按马氏体型相变机制形成的贝氏体的长大速度远低于马氏体的长大速度；③在不同温度下形成的贝氏体有着截然不同的组织形态。