El proceso de tratamiento térmico de materiales metálicos se aplicó con éxito en la vida social y la guerra desde hace cientos de años antes de Cristo. Sin embargo, el principio del tratamiento térmico de metales comenzó en 19 siglo, quedando atrás en las técnicas artesanales casi 2000 años. Desde el punto de vista de los amplios campos industriales modernos, el principio del tratamiento térmico de metales se conoce actualmente como transformación de fase en estado sólido de metales. Este artículo solo analiza y discute brevemente el origen, el desarrollo y la evolución de esta teoría, y destaca los logros y contribuciones de los académicos chinos en la investigación de la teoría de la transformación de fase en estado sólido.

1.  El nacimiento del principio del tratamiento térmico de metales

China es el país que aplicó por primera vez las técnicas de tratamiento térmico en el mundo, ya en la dinastía Shang se comenzó a utilizar el recocido para procesar láminas de oro, hasta la época de los Reinos Combatientes ( antes de Cristo 403~ antes 221 años ) ya se utilizaban técnicas como el recocido, el temple, el normalizado y la cementación para mejorar el rendimiento de las piezas de acero. China es el país que aplicó por primera vez la estructura de martensita y la técnica de temple, las espadas de acero de la dinastía Han occidental desenterradas en Sandaohao, Liaoning, y las espadas desenterradas en la tumba de Liu Sheng en Mancheng, tienen una estructura de martensita templada. Se describe el alto nivel de la tecnología de tratamiento térmico con la frase "acero rojo para forjar cuchillos, que se utilizan para cortar jade como si fuera barro". Durante las dinastías Tang y Song, China fue el centro de la ciencia y la tecnología mundial, y la conformación de metales ( fundición, forja, soldadura ) y las técnicas de tratamiento térmico estaban a la vanguardia mundial.

El contenido central del principio del tratamiento térmico de metales es el estudio de la relación entre la composición, la estructura y las propiedades, así como sus leyes de cambio. En el "考工记" de hace más de dos mil años, se registra la discusión sobre la proporción de composición, las propiedades y los usos de seis aleaciones de cobre, que son casi idénticas a las aleaciones de cobre modernas. Esta es la teoría de la metalurgia, solo que carece de una descripción de la estructura. ( En ese momento no se contaba con las condiciones ) Esto es, en realidad, el embrión del principio del tratamiento térmico ( o el brote )。

Durante las dinastías Tang y Song, la técnica de tratamiento térmico de China estuvo a la vanguardia mundial, pero no se entendía ni se tenían las condiciones para comprender la estructura interna del metal y sus leyes de cambio. Es decir, solo existía la artesanía, pero no se había desarrollado en una teoría científica.

19 siglo, debido al desarrollo de la tecnología industrial occidental, el cambio especial en las propiedades del metal causado por el tratamiento térmico despertó el interés de las personas por explorar los misterios internos del metal, primero se inventó el microscopio, y se utilizaron técnicas metalográficas para investigar los cambios internos del metal.

1864 año Sorby (Sorby) observó por primera vez la perlita en el acero al carbono, la humanidad observó por primera vez la situación interna del acero, y lo llamó : “componente nacarado” (Pearly Constituent) Más tarde se denominó perlita (Pearlite) A partir de entonces, la humanidad comenzó a entrar en el umbral de la metalografía.

1868 año Chernoff descubrió que durante el proceso de calentamiento y enfriamiento del acero, se produce una transformación de la estructura a una temperatura específica, es decir, descubrió el punto crítico. El proceso de tratamiento térmico avanzó un gran paso hacia la ciencia, y comenzó a entrar en la puerta de la transformación de fase en estado sólido.

1878 año, el metalúrgico alemán Martens et al. observaron con un microscopio metalográfico una fase dura en el acero templado, la primera en ser descubierta fue la martensita acicular de alto carbono. 1895 año, el francés 0smond lo denominó martensita (Martensite).

Hasta aquí, es decir, en la 19 segunda mitad del siglo, la gente comenzó a conocer la perlita y la martensita. Se comenzó a estudiar la estructura y la transformación de la estructura del metal después del tratamiento térmico. A partir de entonces, el tratamiento térmico de metales pasó de ser una artesanía a una ciencia, y se comenzó a explorar el proceso de transformación de fase en el acero y sus leyes de cambio.

Medio siglo después, en 1929-1930 años, Bain et al. descubrieron por primera vez un producto de transformación en la zona de temperatura media entre el punto de martensita y la temperatura de transformación de la perlita durante el tratamiento isotérmico del acero eutectoide, que luego se denominó estructura de bainita.

Desde 1864 año hasta 1930 año, aproximadamente 70 años, se descubrieron sucesivamente la estructura perlítica, la estructura martensítica y la estructura bainítica. La observación de la estructura es el primer paso para iniciar la investigación del principio del tratamiento térmico de metales, y es una tarea fundamental de la investigación del principio. En la 20 primera mitad del siglo, ya se había formado un principio sistemático del tratamiento térmico de metales.

2. Después de la liberación de China, se aprendió y aplicó la teoría del tratamiento térmico de la Unión Soviética

Debido al gobierno corrupto del sistema feudal y a la agresión y explotación de las potencias imperialistas, la tecnología de tratamiento térmico de China quedó rezagada con respecto a los países occidentales. Después de la liberación, el Partido y el Gobierno prestaron atención al establecimiento del sistema industrial y a la investigación de teorías científicas, desde la década de 20 siglo 50 se comenzó a importar a gran escala equipos y tecnologías de producción de tratamiento térmico de la antigua Unión Soviética, y se estableció la especialidad de tratamiento térmico de metales imitando a la Unión Soviética, en las universidades se utilizaron libros de texto traducidos del ruso, se leyeron publicaciones soviéticas, se elaboraron materiales didácticos para la enseñanza, el aprendizaje y la aplicación industrial. 50-60 décadas fueron el período de cimentación de la ciencia y la tecnología del tratamiento térmico en China.

El material didáctico de "Tratamiento térmico de metales" utilizado en ese momento incluía dos partes : La primera parte trata sobre los principios básicos del tratamiento térmico, y la segunda parte trata sobre el proceso de tratamiento térmico. En la parte de los principios se incluyen : la formación de austenita, la transformación de perlita, la transformación de bainita, la transformación martensítica y la transformación de revenido, entre otras cinco transformaciones. Se exponen conocimientos teóricos relativamente superficiales. Se puede comprender la termodinámica, la dinámica, la morfología de la estructura y el proceso de transformación de las cinco transformaciones. Debido a que en esa época los microscopios electrónicos, etc., aún no se habían aplicado a la observación del proceso de transformación de fase, solo se podía observar la morfología de la estructura con un microscopio metalográfico, con un aumento 1000 La observación detallada requiere un microscopio óptico; la observación no es fácil. Por lo tanto, carece de observación de microestructuras finas y análisis teóricos profundos. En el extranjero 60 después de la década de comenzó la aplicación de microscopios electrónicos para observar e investigar la estructura de los tejidos, mientras que en China se retrasó, el movimiento de la Revolución Cultural también afectó esta investigación, por lo que en este período el conocimiento teórico del tratamiento térmico de metales en China fue superficial y contenía errores.

2.1  Transformación de perlita

La estructura perlítica es la primera en ser descubierta y la más estudiada de las transformaciones de fase. 1864 año Sorby (Sorby) Primero se observó en el acero al carbono un producto compuesto por carburo de hierro laminar y ferrita laminar intercaladas, posteriormente denominado perlita. La estructura perlítica es fácil de obtener y observar experimentalmente, 20 siglo 70  antes de la década de se realizaron muchas investigaciones, pero no fueron activas. En China se realizaron pocos trabajos de investigación sobre este tipo de transformación. Los académicos extranjeros han realizado más investigaciones teóricas sobre la transformación de perlita, principalmente para aclarar la morfología de la estructura y el proceso de transformación. Pero tiene muchos defectos.

(1) El concepto de perlita no es preciso, por ejemplo, se dice que : la perlita es una mezcla mecánica de ferrita y carburo de hierro. Este concepto se aplicó ampliamente hasta 2003 año fue corregido por académicos chinos y gradualmente aceptado por la comunidad académica.

(2) El mecanismo de transformación de la perlita tiene muchos defectos, por ejemplo, se dice que : dado que la perlita está compuesta por dos fases, existe el problema de la fase principal. ¿Significa que la perlita compuesta por dos fases necesariamente tiene una fase principal? Evidentemente, no existe esta lógica. La reacción de descomposición es un proceso en el que una fase se convierte en dos fases, y los productos de reacción se generan simultáneamente según la ecuación de reacción. La austenita subenfriada no es una excepción a la generación de ferrita y carburo de hierro mediante una reacción de descomposición eutectoide. De acuerdo con Fe-C el diagrama de fase, en el punto crítico 727 ℃, la austenita, la ferrita y el carburo de hierro se encuentran en un estado de equilibrio trifásico. Cuando la austenita se aleja del estado de equilibrio ( hay un subenfriamiento Δ T) entonces en A _r1 temperatura se descompone eutectoideamente en perlita. La perlita está compuesta por dos fases, ferrita y carburo de hierro (F+Fe ₃ C) constituye un todo, como producto de la reacción eutectoide, la ferrita y el carburo de hierro se generan simultáneamente y al mismo tiempo, es decir, la llamada "eutectoide".

Además, la aplicación de la difusión volumétrica para analizar el mecanismo de transformación de la perlita tampoco se ajusta a la realidad.

En resumen, en este período, la investigación sobre la transformación de la perlita progresó pero no fue perfecta. Hasta 21 principios del siglo XX, al integrar los resultados de investigaciones nacionales e internacionales, mediante una gran cantidad de experimentos y análisis teóricos, se aclaró completamente la microestructura y el mecanismo de transformación de la perlita.

2.2  Transformación martensítica

La estructura martensítica ya se había observado, principalmente en la estructura metalográfica de bajo aumento. 20 siglo 20 A finales de la década de X- se utilizó el análisis de difracción de rayos X para determinar la constante de red de la martensita. 60 Después de la década de , la aplicación del microscopio electrónico permitió observar gradualmente la microestructura fina de la martensita. Se comprendió mejor la relación entre la composición, la estructura y las propiedades de la martensita. En este período, la investigación teórica de la transformación martensítica fue muy activa, la relación entre la estructura y las propiedades fue muy clara. Pero la investigación del mecanismo de transformación martensítica se desvió, cada vez más.

Como : el concepto de martensita adopta 1927 año KURDYUMOV la propuesta de : la martensita es una solución sólida sobresaturada de carbono en α -Fe Esta definición ya está obsoleta, pero se ha utilizado en la enseñanza y las publicaciones hasta 21 principios del siglo XXI, cuando fue corregida.

Además : el mecanismo de "cizallamiento" de la transformación martensítica es 20 siglo 30 propuesto a partir de la década de , limitado al cizallamiento de la red en metales puros, hasta 70 década se propusieron 8 modelos, ninguno de los cuales coincide con la realidad, pero la comunidad académica parece aceptar que el mecanismo de cizallamiento es una "teoría" madura.

La "teoría" del cizallamiento de la transformación martensítica es una doctrina completamente errónea que no se ajusta a la realidad. A 21 principios del siglo XXI fue corregida por académicos chinos.

2.3  Transformación bainítica

Bain  descubrió la estructura bainítica más tarde, pero abrió el camino para la aplicación de la estructura bainítica por la humanidad. 20 En la segunda mitad del siglo XX, la investigación sobre la transformación bainítica fue muy activa, y la controversia fue bastante intensa. El Sr. Ke Jun 1952 año propuso que el mecanismo de transformación bainítica es un proceso de cizallamiento similar al de la martensita. También fue un trabajo pionero que influyó durante medio siglo. Simplemente basándose en las protuberancias superficiales de la muestra para considerar que la transformación bainítica es un proceso de cizallamiento, es evidentemente una conjetura superficial y no tuvo éxito.

60  Después de la década de , la aplicación del microscopio electrónico permitió observar y estudiar en detalle su subestructura. Los libros de texto o publicaciones de la época sobre el mecanismo de transformación bainítica se limitaban al mecanismo de "cizallamiento". Todavía no se había formado una controversia entre dos bandos. Porque el mecanismo de difusión de la bainita fue propuesto y discutido por los académicos estadounidenses 1970 alrededor del año Aaronson et al., Aaronson et al. intentaron refutar el mecanismo de cizallamiento alegando que la energía de deformación era demasiado grande, pero debido a que sus razones no eran suficientes, fue difícil convencer a la gente, lo que provocó una controversia académica durante casi 40 años sin resultados.

La controversia entre los dos bandos en China comenzó en 80 Época. Durante este período, hubo mucha controversia sobre el mecanismo de transformación de la bainita, la observación real no fue detallada ni completa. Fang Hongsheng y Bhadeshia hicieron muchas observaciones e investigaciones, pero sus puntos de vista fueron completamente diferentes, son figuras representativas de dos escuelas. La investigación del mecanismo de transformación se dirigió erróneamente a dos extremos, la escuela de cizallamiento cree que es un proceso de cizallamiento como la martensita; mientras que la escuela de difusión va al otro extremo, creyendo que es una continuación de la descomposición eutectoide. Ninguno de los dos vio las características transitorias de la transformación de la bainita.

3. Desde el inicio de la reforma y la apertura hasta 20 finales del siglo XX, el aprendizaje de los principios del tratamiento térmico de Europa, Estados Unidos y Japón

20 siglo 80 la apariencia de la producción de tratamiento térmico de mi país cambió notablemente, es un período de rápido desarrollo de la investigación científica y la tecnología del tratamiento térmico. Durante este período, se desató una gran ola de reforma y apertura, se introdujo una gran cantidad de libros y materiales extranjeros, y se envió a un gran número de académicos al extranjero para su formación avanzada. Expertos y profesores conocidos de mi país tradujeron y escribieron muchos libros y materiales didácticos. Entre ellos, hay tres libros de texto universitarios sobre los principios del tratamiento térmico de metales, escritos por los profesores Zhao Liancheng, Liu Yunxu y Qi Zhengfeng. Las teorías de transformación de fase en estado sólido descritas en estos libros de texto provienen principalmente de las investigaciones de académicos de Europa, Estados Unidos y Japón, por supuesto, también incluyen y continúan el contenido de las publicaciones soviéticas, es mi país décadas de 1980 a 1990 importantes libros de texto utilizados por las especialidades de tratamiento térmico de las universidades.

Los principios del tratamiento térmico en estos libros de texto reflejan principalmente el extranjero 20 mediados del siglo XX (décadas de 1920 a 1970 décadas ) los resultados de la investigación, el contenido es rico y avanzado, tiene un cierto valor teórico y valor de aplicación industrial, ha jugado un papel importante en la promoción de la enseñanza de la especialidad de tratamiento térmico de mi país y la producción de tratamiento térmico, fundición, forja, laminación, soldadura, etc.

Liu Zongchang después de 30 muchos años (1970-2000 años ) de práctica docente, investigación científica y aplicación de producción, descubrió que estos principios tienen un importante valor teórico, pero también existen muchos errores, en realidad no están completamente maduros. Al mismo tiempo que aprendió diligentemente los conocimientos útiles de Occidente, a través de la práctica docente, los experimentos de investigación científica y la aplicación de los principios de la filosofía de la ciencia y la tecnología, analizó de manera completa, cuidadosa y uno por uno las deficiencias y los errores. A continuación, se presentan algunos ejemplos de estas deficiencias y errores.

3.1  Conceptos erróneos

Filosofía de la ciencia y la tecnología ( Ley dialéctica de la naturaleza ) Señala que : los conceptos científicos son las células que constituyen la teoría científica. Es evidente que los conceptos científicos son extremadamente importantes, pero la formación de un concepto científico correcto suele ser un proceso. En la etapa inicial de la investigación, la observación es insuficiente, la medición es inexacta, el conocimiento no es completo, por lo que el concepto es inevitablemente impreciso. Con el desarrollo de la investigación científica, a través de la abstracción científica, se aclaran la esencia y las leyes internas de las cosas, por lo que se debe avanzar con los tiempos, actualizar los conceptos y promover el desarrollo de la teoría.

Los conceptos científicos son el resultado de la abstracción científica de los fenómenos naturales. Es decir, en el proceso de investigación científica, a través de la comparación, el análisis, la purificación, la generalización, la extracción y la comprensión de los factores esenciales de los datos y la información experimental, se forman conceptos científicos, que generalmente alcanzan el objetivo de revelar las leyes generales y las relaciones causales del objeto de investigación. Es decir, a través de métodos de abstracción científica como la eliminación de lo superfluo y la retención de lo esencial, la eliminación de lo falso y la retención de lo verdadero, la deducción de lo particular a lo general y de lo superficial a lo profundo, se establecen nuevos conceptos.

En los principios del tratamiento térmico, la austenita, la perlita, la bainita y la martensita son conceptos extremadamente importantes, incluso conceptos centrales, lamentablemente, estos conceptos anteriores no son estrictos, no están completos, e incluso existen errores de principio, Algunos ejemplos :

(1) ¿Qué es la martensita? ?

20 Desde el siglo XX, algunas definiciones de martensita son obsoletas o incorrectas.

Definición 1: la martensita es una solución sólida sobresaturada de carbono en α -Fe Solución sólida sobresaturada en (Propuesto en 1927 año )。

En el acero y las aleaciones, muchas martensitas no contienen carbono, a veces no solo es una red cristalina cúbica centrada en el cuerpo, sino también una estructura cristalina hexagonal compacta, ortorrómbica ordenada, cúbica centrada en las caras ordenada, tetragonal ordenada, etc. Por lo tanto, esta definición ya está obsoleta.

Definición 2: Todos los productos de transformación de fase que cumplen con las características básicas de la transformación de fase martensítica se denominan martensita (1951 año 10) 。

Este concepto ha sido citado por muchos libros y publicaciones. 80 En la década de : alguien explicó las características básicas de la transformación de fase, modificándola a

Los productos de transformación de fase coherente por cizallamiento con plano invariable como plano de hábito, sin difusión en la fase madre, se denominan martensita. : Este concepto no es apropiado, según los principios de la ley dialéctica de la naturaleza, se realiza el siguiente análisis

(2) Este concepto solo indica las características de la transformación de fase martensítica, solo es una generalización de las leyes del proceso de transformación de fase martensítica, no es una explicación de la esencia física de la propia martensita. Como definición de martensita, debe ser la abstracción científica de la esencia física de la propia martensita, es decir, indicar los atributos de la propia martensita, no los atributos de su proceso de generación, no se deben sustituir los atributos del proceso por los atributos del producto. Por lo tanto, aunque esta definición proviene de expertos extranjeros, no tiene éxito. ?

20 siglo 70 ¿Qué es la bainita? :

Desde la década de ha habido una acalorada controversia entre dos escuelas de académicos sobre la definición de bainita, las declaraciones típicas son : ① Los académicos que defienden el punto de vista del cizallamiento creen que la bainita se refiere al producto de descomposición acicular formado durante la transformación a temperatura media. Tiene tres características :(a) Morfología acicular; (b) Efecto de relieve superficial; (c) Tiene su propio diagrama TTT y _s Punto. Y define la bainita como una "mezcla no laminar de ferrita y carburo".

Esta definición es incorrecta. Las razones son: Los académicos que defienden el punto de vista del cizallamiento creen que No es una mezcla, sino una integración. Los sistemas naturales son sistemas integrados, no sistemas mixtos. , Los sistemas mixtos no tienen función de autoorganización; :(a) La estructura no laminar de ferrita y carburo no es solo bainita, la perlita granular, la sorbita revenida, etc., también son estructuras no laminares de ferrita y carburo; (b) Como se mencionó anteriormente, el efecto de relieve superficial no es una característica de la transformación de bainita, por lo que la definición no debe tomar el efecto de relieve superficial como base de la definición.

② Los académicos del punto de vista de la difusión creen que :B _s Punto y (c) El diagrama muestra una forma de influencia de los elementos de aleación en la cinética de descomposición eutectoide, la bainita es un "producto de descomposición eutectoide de crecimiento escalonado difusivo, no cooperativo y competitivo de dos fases precipitadas". Se considera que la transformación de bainita es una continuación de la descomposición eutectoide, y que la estructura de bainita es el producto de la descomposición eutectoide. Este punto de vista considera la bainita como el producto de la descomposición eutectoide, y considera que la transformación de bainita es una continuación de la descomposición eutectoide, lo cual es incorrecto. No se puede considerar la transformación de bainita como una descomposición eutectoide, ya que existen diferencias esenciales entre ambas, y no se deben confundir.

Einstein señaló una vez que : La invención de conceptos científicos y la construcción de teorías sobre estos conceptos es una gran característica creativa del espíritu humano. Los conceptos erróneos en los principios del tratamiento térmico afectan gravemente la cientificidad y la corrección de la teoría, obstaculizando el desarrollo y el progreso de la teoría de la ciencia de los materiales.

3.2 Mecanismo de transformación de fase incorrecto

La parte central del mecanismo de transformación de fase sólida en los principios del tratamiento térmico de esta época es incorrecta. Por ejemplo, el mecanismo de cizallamiento de la transformación martensítica, el escalón de la transformación de bainita - El mecanismo de difusión, el mecanismo de difusión volumétrica de la transformación perlítica y el llamado mecanismo de "precipitación interfase", el mecanismo de descomposición bifásica del revenido martensítico, etc., son incorrectos.

Los mecanismos de transformación de fase en las cinco grandes transformaciones fueron propuestos básicamente por académicos occidentales. Aunque el Sr. Ke Jun es un experto chino, el mecanismo de cizallamiento de la transformación de bainita que propuso también fue propuesto por él mientras trabajaba en la Universidad de Birmingham, Reino Unido, junto con Cottrell Juntos.

La investigación de los académicos chinos está bastante atrasada. Después de la reforma y apertura, es muy importante y necesario aprender diligentemente la ciencia y la tecnología avanzadas de Occidente.

Después de muchos años de práctica de aprendizaje, enseñanza e investigación científica, he comprendido este conocimiento de transformación de fase, para poder reconocer los logros valiosos en él, y también para descubrir sus deficiencias y errores, como se dice, "no se puede obtener un cachorro de tigre sin entrar en la guarida del tigre". Los siguientes son algunos ejemplos de los errores centrales de estas teorías de transformación de fase: :

(1) Mecanismo de transformación perlítica

Se cree erróneamente que : La transformación perlítica tiene una fase principal, que generalmente forma primero un núcleo de cementita en la interfaz, crece por difusión volumétrica, y la distancia interlaminar tiene una relación lineal con el grado de subenfriamiento.

(2) Mecanismo de transformación de bainita

Los principales puntos de vista de la escuela de cizallamiento : La bainita se nuclea y crece mediante cizallamiento. Durante la transformación de fase, los elementos de aleación no se difunden, la difusión de átomos de carbono conduce a la formación de una región pobre en carbono, la bainita se nuclea en la región pobre en carbono y crece en el interior del cristal de austenita mediante cizallamiento de transformación martensítica. Posteriormente, los átomos de carbono precipitan de la ferrita para formar carburo. La nucleación por cizallamiento - El crecimiento forma subunidades de ferrita de bainita, y la formación continua de subunidades forma láminas de ferrita de bainita.

La escuela de difusión cree que : El metalúrgico estadounidense H.I.Aaronson y sus colaboradores propusieron el escalón de bainita - Mecanismo de difusión. Existe un proceso de difusión de átomos de carbono, átomos de hierro y átomos sustitucionales. Esta teoría ha pasado por tres etapas de desarrollo: el mecanismo de escalón, el escalón - Mecanismo de torsión y excitación - Mecanismo de escalón. Según la teoría de la difusión escalonada, la nucleación de la ferrita de bainita - El proceso de crecimiento está controlado por la difusión. La transformación de bainita es un proceso de descomposición eutectoide no laminar de austenita subenfriada.

(3) Mecanismo de transformación martensítica

1924 Año, Bain  Se encontró que había un relieve en la superficie del acero templado. 1930 Año, T.B. Kurdyumov y G. Sachs (Sacks) Primero medido 1.4%C En el acero, la martensita y la austenita matriz mantienen una cierta relación de orientación cristalográfica, es decir, K-S Relación. Se diseñó el primer modelo de cizallamiento, tomando el fenómeno de relieve superficial como evidencia experimental del mecanismo de cizallamiento. Desde entonces, comenzó el estudio del mecanismo de cizallamiento de la transformación martensítica y la cristalografía de la transformación de fase.

Después 40  En el año, se propusieron una serie de modelos de cizallamiento, y debido a que cada modelo era difícil de conciliar con la realidad, se modificó o "mejoró" continuamente hasta 70 Década, se propusieron 8 Modelos de cizallamiento cristalográficos. Sin embargo, finalmente, todos los modelos de cizallamiento siguen sin coincidir con la realidad. El mundo académico se resigna a considerar el cizallamiento como una teoría madura de la transformación martensítica.

Estos errores en los mecanismos de transformación de fase deben corregirse para evitar que continúen propagándose, como dice el refrán : Renovación. Esta es una misión ineludible para el mundo académico de los materiales.

4. 21 Innovación en los principios de la transformación de fase sólida desde el siglo

20 siglo 90 A finales de la década, las especialidades de las universidades se fusionaron y ajustaron. Las especialidades de forja, tratamiento térmico, metalurgia de polvos y aleaciones de alta temperatura se fusionaron en la especialidad de ingeniería de materiales metálicos. El contenido de la enseñanza y los nombres de los cursos se ajustaron sucesivamente. El curso de principios del tratamiento térmico de metales pasó a llamarse curso de teoría de la transformación de fase sólida. Esto refleja la transición y evolución de los principios del tratamiento térmico de metales a los principios de la transformación de fase sólida. Inicialmente, el nombre del curso se actualizó, pero se mantuvo el contenido teórico original, como si se hubiera puesto vino nuevo en odres viejos.

Entrada 21 En el siglo XXI, el equipo de investigación de transformación de fase sólida de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Mongolia Interior, a través de una gran cantidad de investigación experimental, publicó una serie de artículos, corrigiendo e innovando de manera seria las teorías erróneas para promover los principios del tratamiento térmico ( Principios de la transformación de fase sólida ) la cientificidad, la avanzada tecnología y la fiabilidad de la investigación científica y las aplicaciones industriales.

Primero se actualizó la teoría de la transformación de fase de la bainita, luego se corrigieron los defectos de la teoría de la transformación de la perlita y se negó la teoría de la cizalladura de la transformación de la martensita. 21 Desde el siglo XX, Liu Zongchang y otros han publicado 260 más de artículos académicos, y han escrito y publicado libros de texto profesionales para universidades 8 volúmenes, y obras académicas 11 volúmenes. Se actualizaron completamente los principios del tratamiento térmico de metales, es decir, el sistema teórico de la transformación de fase sólida, y se aplicaron a la enseñanza profesional universitaria moderna, obteniendo buenos resultados.

Liu Zongchang y otros 2003  escribieron y publicaron en el año el nuevo libro de texto "Tutorial de transformación de fase sólida de metales", que actualizó las cinco teorías de transformación de forma preliminar, y fue bien recibido por muchos profesores y estudiantes de diversas universidades. Debido a sus grandes ventas y a su aplicación en muchas universidades, 2011 se publicó la segunda edición en el año. Con el progreso de la enseñanza y la investigación, la teoría de la transformación de fase se actualizó aún más. 20 En los últimos años, la aplicación de este libro ha sido considerable, y su nueva teoría de la transformación de fase sólida ha ido obteniendo el reconocimiento y el apoyo de muchos profesores y estudiantes de diversas universidades. Este año (2020 años ) se publicará la tercera edición. De esta manera, la nueva teoría de la transformación de fase sólida se actualiza y aplica gradualmente y paso a paso, experimentando una evolución radical. La nueva teoría de la transformación de fase sólida de metales, es decir, la nueva teoría de los principios del tratamiento térmico de metales, es rica en contenido. En este artículo, solo se resume brevemente su contenido central como

4.1 La transformación de la austenita subenfriada es un sistema integrado

Según la filosofía de la ciencia y la tecnología ( Ley dialéctica de la naturaleza ) la transformación de la austenita subenfriada en el acero es un sistema integrado, y la transformación de la perlita, la transformación de fase de la bainita y la transformación de la martensita son tres subsistemas interconectados. La transformación de la zona de alta temperatura a la zona de temperatura media y a la zona de baja temperatura es un proceso de evolución gradual. Solo aplicando los métodos de la ciencia de sistemas se puede comprender de manera científica y completa el aspecto y el mecanismo interno de estas transformaciones de fase.

4.2 Las diferentes formas de desplazamiento atómico son la causa fundamental de P 、 diagrama TTT y 、 M los tres mecanismos de transformación de fase

La transformación de fase sólida es un proceso de reconstrucción de la red cristalina, y el desplazamiento atómico es el movimiento más básico. Los estudios han demostrado que, de alta a baja temperatura, la forma de desplazamiento atómico es diferente y evoluciona gradualmente.

(1) En la zona de alta temperatura, la descomposición eutéctica es un desplazamiento atómico difusivo, donde la distancia de cada movimiento atómico es mayor o igual a la distancia interatómica. La difusión interfacial es la principal, y la difusión volumétrica es secundaria.

(2) En la zona de temperatura media, la transformación de fase de la bainita es una transformación de fase semidifusiva, donde los átomos de carbono se difunden, los átomos de hierro y los átomos sustitucionales no se difunden, y los átomos se desplazan de forma no cooperativa a través de la activación térmica en la interfaz de fase, donde la distancia de cada movimiento atómico es menor que la distancia interatómica. La formación de ferrita de bainita es una transformación de fase no difusiva.

(3) En la zona de baja temperatura, la martensita es una transformación de fase no difusiva. Todos los átomos se desplazan de forma cooperativa y colectiva a través de la activación térmica, donde la distancia de cada movimiento atómico es mucho menor que la distancia interatómica, y la reconstrucción de la red cristalina se completa sin difusión.

4.3 La morfología y la subestructura de la organización evolucionan gradualmente

Desde 1864 año Sorby (Sorby) la primera observación de la estructura perlítica en el acero; 1878 años , los metalúrgicos alemanes Martens observaron la martensita templada; 1930 décadas Bain en la empresa estadounidense Federal Steel Company imprimieron por primera vez una foto de la microestructura de la bainita. Durante más de medio siglo, se han realizado estudios fructíferos sobre la estructura de la perlita, la bainita y la martensita en el acero. Esto ha enriquecido enormemente el contenido teórico del tratamiento térmico de metales, ha guiado la práctica de la producción y ha jugado un papel importante en el desarrollo de la civilización social.

20 De finales del siglo XX a 21 principios del siglo XXI, debido al avance, la precisión y la programación de los equipos de detección, se ha impulsado enormemente la observación y el análisis de la estructura de la organización. Los estudios experimentales han demostrado que : la morfología de la perlita, la morfología de la bainita y la morfología de la martensita evolucionan gradualmente a medida que disminuye la temperatura de transformación. Su subestructura también evoluciona gradualmente, como la subestructura en la perlita que es principalmente subgrano y una baja densidad de dislocaciones; mientras que la subestructura en la bainita contiene subbandas, subunidades y, en algunos casos, maclas, con una alta densidad de dislocaciones : la subestructura en la martensita es una densidad de dislocaciones extremadamente alta, defectos de apilamiento y una gran cantidad de cristales finos; la figura 1 muestra completamente el proceso de evolución gradual de la morfología y la subestructura de la organización de transformación de la austenita subenfriada a medida que disminuye la temperatura de transformación.

La observación detallada y la investigación profunda de la estructura de la organización han impulsado la innovación y el desarrollo de la investigación de la teoría de la transformación de fase sólida. Por ejemplo, la observación con microscopios electrónicos de alta resolución ha revelado directamente la K-S relación de orientación entre la austenita y la ferrita; ha mostrado la disposición de los planos cristalinos y las imágenes atómicas de las dislocaciones; ha descubierto la subestructura de defectos de apilamiento de la martensita en el acero, etc. Esto ha impulsado la innovación, la actualización y el desarrollo de la teoría de la transformación de fase sólida.

4.4  Innovación en el mecanismo de transformación de fase

El equipo de investigación de transformación de fase sólida de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Mongolia Interior ha actualizado los mecanismos de transformación de fase de la transformación de la perlita, la transformación de fase de la bainita y la transformación de la martensita, y ha establecido un nuevo sistema teórico. A continuación, se presentan brevemente algunos de los nuevos mecanismos de transformación de fase.

4.4.1  Sobre el mecanismo de transformación de la perlita

En la zona de alta temperatura, el austenita subenfriada precipita simultáneamente ferrita y cementita en las zonas empobrecidas y enriquecidas en carbono formadas en los límites de grano; ambas fases eutécticas forman la nucleación de perlita, la difusión interfacial, la competencia entre las dos fases y el crecimiento escalonado. La "precipitación interfase" también es una descomposición eutéctica. Figura 2 para la nucleación de perlita - diagrama de crecimiento, figura 2(a) en los límites de grano debido a las fluctuaciones, se forman zonas empobrecidas y enriquecidas en carbono; figura 2(b) núcleo de perlita (F+Fe ₃ C) formado en el límite de grano; figura 2(e) es una escena de la co-precipitación de dos fases de ferrita y cementita observada mediante microscopía electrónica de barrido; figura 2(c)2(d) crecimiento del núcleo; figura 2(f) es un grupo de perlita recién formado observado mediante microscopía electrónica de transmisión.

4.4.2  Sobre el nuevo mecanismo de transformación de bainita

En la zona de temperatura media, la transformación de bainita tiene una relación de parentesco con la transformación masiva. La fluctuación de la austenita subenfriada forma una zona empobrecida en carbono, y el núcleo de ferrita bainítica se forma preferentemente en la zona empobrecida en carbono en el límite de grano (BF) . Los átomos de carbono se difunden y se enriquecen en la austenita. La ferrita no se co-precipita con la cementita. La transición de activación térmica no cooperativa de los átomos en la interfaz de fase crece. Cuando precipita el carburo, se forma bainita con carburo; cuando no precipita el carburo, se forma bainita sin carbono. Figura 3 es un diagrama de la transición de activación térmica no cooperativa de los átomos en la interfaz de fase, figura 3(a) es la distribución de energía a ambos lados de la interfaz de fase, figura 3(b) es la situación del movimiento atómico en la interfaz, cada vector de desplazamiento atómico es desigual.

4.4.3  Sobre el nuevo mecanismo de transformación martensítica

El nuevo mecanismo de transformación martensítica implica muchos problemas; aquí solo se describe brevemente Fe-C la reconstrucción de la red de la transformación de la austenita de aleación en martensita de la siguiente manera :

La martensita se nuclea preferentemente en el límite de grano de la austenita, y las dos fases crecen de forma cooperativa con K-S relación, todos los átomos se desplazan colectivamente activados térmicamente, la distancia de movimiento de cada átomo es mucho menor que la distancia interatómica, los vectores de desplazamiento son desiguales, completando la reconstrucción de la red, como se muestra en la figura 4。

Figura 4 muestra las posibles posiciones de los átomos de carbono en la austenita o la martensita. Se sabe que en la red austenítica con un contenido de carbono de 1.4 ω % hay aproximadamente 4 un átomo de carbono por celda unitaria. La figura muestra la disposición espacial de K-S una celda unitaria austenítica y una celda unitaria martensítica. La dirección y la distancia relativa de la transferencia de átomos de carbono a la celda unitaria martensítica están marcadas en ella. Claramente, la distancia de desplazamiento es mucho menor que la distancia interatómica, y la distancia de desplazamiento de los átomos de hierro también es mucho menor que la distancia interatómica, y los vectores de desplazamiento son desiguales.

Para obtener más información, consulte "Nueva teoría de los principios de la transformación de fase sólida", no se repetirá aquí.

4.4.4  Mecanismo de formación de protuberancias superficiales

1924 años Bain et al. descubrieron protuberancias superficiales de martensita en la superficie de una muestra de acero, que luego se utilizaron como evidencia experimental del mecanismo de cizallamiento de la transformación martensítica;柯俊 et al. 1952 descubrieron el fenómeno de protuberancias superficiales en muestras de bainita, y propusieron el mecanismo de cizallamiento de la transformación de bainita :2008 año劉宗昌 et al. descubrieron protuberancias de perlita en la superficie de una muestra de acero T8 recocido al vacío, este importante descubrimiento indica que el mecanismo de cizallamiento perderá su vitalidad.

Las protuberancias superficiales de perlita se muestran en la figura 5 como se muestra, observadas mediante microscopía electrónica de barrido, la superficie de la muestra de acero sin grabar después del tratamiento al vacío presenta protuberancias de perlita en forma de láminas. T8 Las transformaciones de perlita, bainita y martensita son todas transformaciones de fase de primer orden, y todas ocurren con expansión de volumen. Las protuberancias son causadas por la expansión de volumen de la transformación de fase, y todas presentan una forma de tienda de campaña

Λ ( ，no ) N forma, no tiene características de cizallamiento. Figura es un diagrama esquemático del mecanismo de formación de protuberancias, figura 6 6(a) muestra un grano de austenita con un diámetro de D cortado en la superficie de la muestra; figura 6(b) es un diagrama de análisis de la expansión y protuberancia de las láminas de cementita y ferrita en un grupo de perlita en la dirección Z dirección; figura 6(c) es la formación de la morfología de protuberancias de perlita en forma de lámina. Conceptos de las tres transformaciones de fase

4.4.5  La transformación de perlita, la transformación de bainita y la transformación martensítica son tres importantes ramas de la teoría de la transformación de fase sólida, y la denominación científica de estas tres ramas es muy importante. Sin embargo, es muy difícil darles un concepto científico,

que no se ha resuelto completamente durante muchos años. 100多年来没有彻底解决。21 A lo largo del siglo, se ha aclarado gradualmente la naturaleza y las características de estos cambios de fase, lo que ha dado lugar a nuevos conceptos científicos.

(1) Transformación de perlita

En las publicaciones anteriores, faltaba la definición de la transformación perlítica; según sus características de transformación, la definición de la transformación perlítica es: : La austenita subenfriada en Ar ₁ temperatura precipita simultáneamente ferrita y cementita ( o carburo de aleación ) Las dos fases constituyen una transformación de fase primaria difusiva de tipo perlita, llamada transformación perlítica. Es decir, la descomposición eutectoide en el acero.

(2) Transformación bainítica

Anteriormente, dos escuelas habían debatido durante muchos años sobre el concepto de bainita, pero ninguna de ellas abordó el concepto de transformación bainítica. La nueva teoría sobre la definición de la transformación bainítica en el acero es la siguiente: :

La transformación bainítica en el acero es la formación de ferrita bainítica (BF) nucleación - El crecimiento es el proceso principal, a veces precipitando cementita ( o ε - carburo ) o formando M/A islas, existen fases como la austenita residual, formando una variedad de morfologías de la estructura bainítica, es una transformación de fase primaria de características transitorias que ocurre en la zona de temperatura media de la austenita subenfriada.

(3) Transformación martensítica

Si bien existen muchos conceptos sobre la transformación martensítica, ninguno de ellos es correcto. La nueva teoría realiza las siguientes correcciones: :

Según las características de la transformación martensítica, la nueva definición de la transformación martensítica es: : El desplazamiento colectivo y cooperativo de los átomos sin difusión, la reorganización de la red, el producto de la transformación de fase resultante tiene una estricta relación de orientación cristalográfica y planos de hábito, una densidad extremadamente alta de dislocaciones, o microestructuras integradas como fallas de apilamiento o cristales finos, este tipo de nucleación - La transformación de fase primaria de crecimiento se denomina transformación martensítica.

5. Conclusión

1) Cualquier fenómeno natural tiene un proceso de ocurrencia, crecimiento y perfeccionamiento. Los principios del tratamiento térmico de metales se han perfeccionado gradualmente en el proceso de investigación científica y práctica de producción. Es 19 segunda mitad del siglo 20 siglo de crecimiento 21 principios del siglo XXI hacia la madurez.

2) Los principios del tratamiento térmico de metales han experimentado aproximadamente 160 años de investigación. Científicos nacionales y extranjeros han construido los principios del tratamiento térmico de metales, con logros notables. Los académicos chinos han seguido rápidamente, corrigiendo las deficiencias y errores. Se ha establecido un nuevo sistema teórico, y actualmente la teoría de la transformación de fase sólida de China está a la vanguardia nacional e internacional. Se puede considerar como una "gota en el océano" en la gran ola del renacimiento de la nación china.

3) La nueva teoría de la transformación de fase sólida de los metales es 20 finales del siglo XX y principios del siglo XXI, experimentando 20  años de práctica docente, científica y productiva , está en constante actualización, mejora, profundización y perfeccionamiento. Finalmente, se resume en obras como "Transformación martensítica", "Nueva teoría sobre la transformación bainítica", "Nueva teoría sobre los principios de la transformación de fase sólida", etc. 20 En los últimos años, ha tenido buenos resultados en la práctica docente, como el material didáctico "Tutorial sobre la transformación de fase sólida de metales", que se ha aplicado con éxito en la enseñanza durante casi 20 años, y se publicará la edición 3  edición.