摒弃马氏体两相式分解的学说：理论瓶颈与突破

早在20世纪40年代，Курдмов及Г.В.等人应用X射线结构分析方法测定了高碳马氏体经不同温度回火后的正方度，其结果见表7-3。从表中可见，当回火温度在室温～100℃时，出现了两个不同的正方度（125℃回火时为一个正方度）。学者认为这是出现了两种不同含碳量的α相，据此提出了马氏体两相式分解的学说。所谓两相式分解，是指在马氏体片中析出的碳化物周围将出现低碳的α相，而远离碳化物的α相仍然保持着原有的含碳量。并且认为这是由于回火温度低，碳原子不能进行远距离扩散，高碳区和低碳区之间的浓度梯度不易消失，故存在不同含碳量的两个α相。但是，至今这两个α相的组织状态没有被光学金相和电镜观察所证实。

表7-3 碳的质量分数为1.4％的马氏体回火后的点阵常数、正方度与含碳量的关系

按照上述碳化物脱溶贯序的内容，研究测定表明，在100℃以下，高碳马氏体和中碳马氏体中均形成了碳原子偏聚气团。在此回火温度下尚未析出碳化物，只有碳原子气团。在工业条件下或者一般试验条件下所获得的马氏体，其碳原子已经完成了脱溶的第一阶段——偏聚，以柯垂尔（Cottrell）气团形式存在（D_C），碳的质量分数高于0.2％时会出现弘津偏聚团（H_C）。弘津气团趋向于在同一晶面上出现，并形成由若干个小片组成的碳原子片状畴，畴的尺寸约为几个纳米，已经为透射电子束的点阵条纹所证实。碳原子偏聚区属于脱溶转变的G.P区。

将35CrMo、Fe-1.5％C合金的淬火马氏体于80℃回火后在JEM-2100电镜下观察，从几万倍到30万倍均没有在马氏体片中观察到碳化物析出，如图7-7所示。

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图7-7 马氏体80℃回火组织（TEM）

a）Fe-1.5％C合金 b）35CrMo

试验表明，只有在100℃以上才有η-Fe₂C及ε-Fe_2.4C碳化物的析出。从表7-3中可见，回火温度高于125℃时只测得一个正方度，且随着回火温度升高，正方度越来越小。说明随着η-Fe₂C及ε-Fe_2.4C碳化物的析出，马氏体中的含碳量连续不断地降低，而且只有一个正方度；说明在碳化物的析出过程中，碳原子来得及远程扩散，马氏体进行的是单相分解过程。因此，在η-Fe₂C及ε-Fe_2.4C碳化物的析出时不应当存在两个α相。

据研究，碳原子的扩散速度足以跟得上马氏体的长大速度^[6]，则在η-Fe₂C及ε-Fe_2.4C碳化物析出时，碳原子能够进行远距离的扩散，即α相中的含碳量不断连续降低，不可能形成两个α相，即不存在两相式分解。因此，两相式分解的学说应当摒弃。

在250℃回火时，正方度已经降低到1.003。一般认为回火温度达到300℃时，正方度c/a接近于1，α相中的含碳量已经接近平衡态，这时Fe-C马氏体的分解过程基本结束。