贝氏体表面浮凸形貌研究

图6-18所示为60Si2CrV钢真空热处理后不经浸蚀直接采用扫描隧道显微镜观察的结果。由图中可以看出，在贝氏体相变过程中产生了表面浮凸，且表面浮凸为帐篷形（∧）。观测到60Si2Mn钢贝氏体表面浮凸的最大高度约为60 nm，最小高度约为15 nm。60Si2CrV钢贝氏体表面浮凸的最大高度约为100nm，最小高度约为20nm。22MnCrNi钢最明显的贝氏体表面浮凸高度约为60nm^[2]。

方鸿生指出，贝氏体铁素体的浮凸由亚片条、亚单元、超亚单元的浮凸群组成，为帐篷形（∧）^[9]。

图6-18 60Si2CrV钢贝氏体的表面浮凸(www.xing528.com)

a）STM浮凸图像 b）图a中箭头所示位置的高度剖面线

研究表明，贝氏体表面浮凸是由于各相的比体积差引起的。过冷奥氏体的各类相变均为一级相变，即∂μ^α

(∂p)T≠(∂∂^μp^β)T，所以V^α≠V^β，即新相和旧相的体积不等。过冷奥氏体转变为马氏体、贝氏体、珠光体时，体积都是膨胀的。过冷奥氏体在试样表面发生相变与在其内部转变具有不同的相变环境，因此，试样表面的奥氏体相变膨胀时与试样内部不同。内部的奥氏体转变为贝氏体时，相变膨胀受到三向压应力；而试样表面层的奥氏体转变为贝氏体时垂直于表面方向，可向空中自由膨胀。因而，在表面层的奥氏体转变为贝氏体时，必然产生不均匀的体积膨胀。体积膨胀造成的应变使表面鼓起，即浮凸^[2]。