·1322· 工程科学学报，第37卷，第10期 奥氏体一侧并富集在奥氏体中，碳的质量分数在相界 元素与碳元素的情况类似，但是由于锰的扩散速度比 面奥氏体与铁素体两侧的差异达到数百倍.因碳在奥 碳的扩散系数低6~7个数量级，在50~2000s的范围 氏体中的扩散速度较快，富集在相界面奥氏体一侧的 内都难以从相界面向奥氏体内部中均化.锰也存在因 碳很快在奥氏体中均化.又因相界面移动速度较快， 初始奥氏体核心形成的“富集峰”，50s时“富集峰”仍 奥氏体内部碳的均化来不及而在原奥氏体核心的界面 然比较明显，但在500s和2000s后逐步消失 位置留下碳的“富集峰”，并伴随碳的扩散而均化.锰 2.0 11 h 10 2》 50 10-2s 500* 3 10 10s > 1.0 0.8 10 0s (0t 0. 3 505 0 0 十七 L 0 10 107 10* 距离/m 距离/m 2.0 (d) 1.8 10 1.6 9 2000 1.4 1.2k 50 1.0 102s 0.8 10s 0s 0.6 10 10s 0.4 50 04 500s LLL 10￥ 10 10￥ 10- 距离/m 距离m 图5相变初期不同退火温度时C和Mn元素的质量分数分布.(a)碳的质量分数分布，600℃：(b)锰的质量分数分布，600℃：()碳的质 量分数分布，650℃：(d)锰的质量分数分布，650℃ Fig.5 Content profiles of C and Mn in the initial stage of transformation at different annealing temperatures:(a)C profiles,600C:(b)Mn pro- fles,600℃；(c)C profiles,,650℃；(d)Mn profiles,650℃ 对于650℃，碳锰原子扩散速率提高，相变初期碳 数差异可达到60%以上，而碳在奥氏体侧相界面及相 的均化较快，103s时奥氏体中的“富集峰”就不明显， 界面远端质量分数差异不超过15%.因锰在铁素体中 10s时碳在奥氏体中基本均化.锰元素也因温度升高 的扩散系数比其在奥氏体中的扩散系数高2~3个数 在奥氏体一侧的浓度梯度大幅降低。 量级.相界面铁素体一侧锰的浓度梯度远小于奥氏体 可以看出，在马氏体基体上的奥氏体化初期，低温 一侧，特别650℃超过5000s以后铁素体中锰的浓度 过饱和的亚稳定状态将在热激活下迅速回归热力学条 梯度基本消除。从图中的结果可以看出，相变中后期 件所决定的状态并向稳定平衡态发展.相变初期相界 的界面推移完全受到锰在奥氏体中的扩散速度制约， 面的推移是碳原子扩散主导的 碳仅仅在扩大的奥氏体区域内发生均化分配. 图6给出了相变中后期的碳和锰的质量分数分布 图7给出了奥氏体相变动力学曲线.奥氏体体积 情况.可以看出，无论是600℃还是650℃，相界面奥 分数在相变初期的1s内就分别达到600℃和650℃温 氏体一侧的锰富集都很严重，与相界面远端的质量分 度下的约5%和10%.在相变初期奥氏体界面推移速工程科学学报，第 37 卷，第 10 期 奥氏体一侧并富集在奥氏体中，碳的质量分数在相界 面奥氏体与铁素体两侧的差异达到数百倍． 因碳在奥 氏体中的扩散速度较快，富集在相界面奥氏体一侧的 碳很快在奥氏体中均化． 又因相界面移动速度较快， 奥氏体内部碳的均化来不及而在原奥氏体核心的界面 位置留下碳的“富集峰”，并伴随碳的扩散而均化． 锰 元素与碳元素的情况类似，但是由于锰的扩散速度比 碳的扩散系数低 6 ～ 7 个数量级，在 50 ～ 2000 s 的范围 内都难以从相界面向奥氏体内部中均化． 锰也存在因 初始奥氏体核心形成的“富集峰”，50 s 时“富集峰”仍 然比较明显，但在 500 s 和 2000 s 后逐步消失． 图 5 相变初期不同退火温度时 C 和 Mn 元素的质量分数分布． ( a) 碳的质量分数分布，600 ℃ ; ( b) 锰的质量分数分布，600 ℃ ; ( c) 碳的质 量分数分布，650 ℃ ; ( d) 锰的质量分数分布，650 ℃ Fig． 5 Content profiles of C and Mn in the initial stage of transformation at different annealing temperatures: ( a) C profiles，600 ℃ ; ( b) Mn pro￾files，600 ℃ ; ( c) C profiles，650 ℃ ; ( d) Mn profiles，650 ℃ 对于 650 ℃，碳锰原子扩散速率提高，相变初期碳 的均化较快，10 － 3 s 时奥氏体中的“富集峰”就不明显， 10 s 时碳在奥氏体中基本均化． 锰元素也因温度升高 在奥氏体一侧的浓度梯度大幅降低． 可以看出，在马氏体基体上的奥氏体化初期，低温 过饱和的亚稳定状态将在热激活下迅速回归热力学条 件所决定的状态并向稳定平衡态发展． 相变初期相界 面的推移是碳原子扩散主导的． 图 6 给出了相变中后期的碳和锰的质量分数分布 情况． 可以看出，无论是 600 ℃ 还是 650 ℃，相界面奥 氏体一侧的锰富集都很严重，与相界面远端的质量分 数差异可达到 60% 以上，而碳在奥氏体侧相界面及相 界面远端质量分数差异不超过 15% ． 因锰在铁素体中 的扩散系数比其在奥氏体中的扩散系数高 2 ～ 3 个数 量级． 相界面铁素体一侧锰的浓度梯度远小于奥氏体 一侧，特别 650 ℃ 超过 5000 s 以后铁素体中锰的浓度 梯度基本消除． 从图中的结果可以看出，相变中后期 的界面推移完全受到锰在奥氏体中的扩散速度制约， 碳仅仅在扩大的奥氏体区域内发生均化分配． 图 7 给出了奥氏体相变动力学曲线． 奥氏体体积 分数在相变初期的 1 s 内就分别达到 600 ℃和 650 ℃温 度下的约 5% 和 10% ． 在相变初期奥氏体界面推移速 ·1322·