相变硬化机制

激光处理后的马氏体组织由板条型和孪晶型马氏体组织组成。其中板条马氏体比例较常规热处理名，该马氏体组织中的位错密度相当高，随着功率密度的增加，平均位错密度也增加，晶粒边界的位错密度可达10¹¹~ 10¹²/cm2,Fe-C 合金激光淬火后的马氏体组织明显细化，马氏体晶粒尺寸细小，亚结构尺寸也减小因而使表面硬度提高。同时由于激光淬火时冷速很大，碳原子来不及扩散，从而使马氏体相的碳含量提高，导致提高了淬火硬度。

激光淬火的效果用硬化层的宏观和微观特征来判断,宏观特征如硬化层深度、均匀性、硬度值等; 微观特征如相组成、相结构等。它们受到激光淬火工艺的影响,同时也与金属材料本身的特征，即材料的相变温度、材料内部质量、热量传递特性、材料内部的温度分布及材料的组织特征等因素有关。

相变机制是相变理论关注的核心问题之一，由于不可能直接观察相变的原子过程，往往要借助一些间接的实验结果，通过理论分析来推测相变机制，比如位移型相变，在相变过程中不涉及原子扩散，所以新相与母相应该成分一致，并且两相的品体点阵存在确定的对应关系，如果母相显有序结构，则新相也应为有序结构。所以原则上可以通过能谱法测定成分分布，用X射线或电子衍射测定的品体学取向关系与有序度来判断相变机制。

历史上还曾利用一些简便有效的方法来研究相变机制，如将表面抛光的样品迅速变眼到相变温度、若相变为位移型的，则切变将引起表面浮突，若相变为位移型的，由于新相与母相间要满足特定的取向关系，新相长大时必不能贯穿母相品界；位移型相变由于产生的应变较大，新相的品形一般呈片状，所以金相观察也有助于了解相变机制，另外，位移型相变由于不涉及扩散，且势全较低，往往在较低温度也能高速进行，所以相变动力学测量有时也有助于隔明相变机制。

虽然目前可用于相变机制分析的手段很多，对许多相变的机制学术界也已达成共识，但一般设来，还没有判定式的方法可资利用，如有些扩散型相变产物与母相成分也是一致的。两相有确定的取向关系与新相长大时不贯穿母相品界也可以白因于为降低界面能，每相与新相间以某些面为界面。数子贰配教好，面有人认为母相与新相的比然容不同也可造成表面容突现象。正因为对许多实验结果的等释不偿一性，至今对某些相变的机制认识上仍存在严重分技，如贝氏体相变的研究历来分为扩散与切变两大学派，虽经过长期争论但却不能统一，对锅中马氏体相变时有无碳扩散也一直存在不同看法。

相变的类型很多，根据相变的某种属性的特征可作粗线条的分类：根据热力学函数可分为一级相变、二级相变；根据对抗涨落的稳定性分为连续相变、非连续相变；根据新相生长时的控制环节，可分为扩散控制的相变和界面控制的相变；根据新相生成时原子迁移的特点，分为有扩散相变（散漫移动式相变）、无扩散相变（行列移动式相变）等。还有，由传质控制的相变，或由传热控制的相变（凝固）等。当然，有些相变不是这样截然划分所能概括的。矿物学家和陶瓷材料科学家在传统上将相变分为重构型相变和位移型相变，前者指相变时将原有的化学键拆开重新结合成新键而构成新晶体，后者则指相变时仅涉及结合键的长度和夹角大小的改变 。2100433B

在含有亚稳t- ZrO₂的陶瓷中，当裂纹扩展进入含有t相晶粒的区域时，裂纹尖端周围的部分t相将在裂纹尖端应力场的作用下，发生t→m相变，形成一个相变过程区。在过程区内，一方面，由于裂纹扩展而产生新的裂纹表面，需要吸收一部分能量；另一方面，相变引起的体积膨胀效应也要消耗能量；同时相变的晶粒由于体积膨胀而对裂纹产生压应力，阻碍裂纹扩展。由此可见，应力诱导的这种组织转变消耗了外加应力，降低了裂纹尖端的应力强度因子，使得本可以继续扩展的裂纹因能量消耗造成驱动力减弱而终止扩展，从而提高了材料的断裂韧性。相变发生后，若要使裂纹继续扩展，必须提高外加应力水平。这样随应力水平的不断提高，裂纹会继续向前扩展。值得注意的是，在相变作用下，裂纹扩展的阻力会越来越大，扩展越来越困难。