使用超高温激光共聚焦显微镜对α-γ和γ-δ转变过程的原位观察

图2显示了钢在加热过程中的微观结构演变。如图2a~e所示，为α-γ转变的图像。如图2a所示，在1202.2K的温度下，奥氏体只出现在铁素体晶界上（如图箭头所示）。如图2b所示，随着温度升高到1205.8K，奥氏体相扩散到周围区域(如图箭头所示)。如图2c所示，随后，奥氏体相迅速扩散到试样区域的一半。如图2d所示，在1218.4K的温度下，可以清楚地观察到试样另一半的相变。如图2e所示，转变从各个方向扩展到中心，并最终在该点完成（如图箭头所示）。通过计算，α-γ的转变在2.5秒内完成。在α-γ的转变过程中，即使是转变的速度很快，也可以明显看到微观结构的演变。

   如图2f-j所示，为γ-δ转变的图像。如图2f所示，根据图1的热循环，钢被进一步加热到1689.2 K。从图2e和f可以看出，从1222.9 K开始，奥氏体的表面形貌没有发生任何变化。如图2g所示，当温度升高到1689.6 K时，奥氏体开始向δ-铁素体转变（如图箭头所示）。如图2h-j所示，这个γ-δ的转变可以在1s内完成。然而，这种反差被之前加热转化过程中产生的产物所掩盖。因此，δ产物的图像对比度较弱。另一方面，由于奥氏体在高温下保持时间较短，在奥氏体化过程中无法观察到奥氏体晶界。因此，在同素异构δ-铁素体转变开始之前，很难区分成核位点。

图 2. 钢在加热过程中的微观结构演变。a-e为α-γ转变的LSCM图像，f-j为γ-δ转变的LSCM图像

图 3. 钢在冷却过程中的微观结构演变。a-d为δ-γ转变的LSCM图像，e-h为γ-α转变的LSCM图像

三、结论

利用TRXRD和超高温激光共聚焦显微镜原位观察了钢的同素异构转变过程中的微观结构演变。根据这些观察和动力学分析，得出以下结论。

1. 通过TRXRD和LSCM可以监测同素异构转化的过程。与马氏体相变过程中的针状板条相比，同素异构转变过程中产物的形貌是不规则的。同素异构转变的产物可以穿过晶界迅速生长到相邻晶粒中。

2. 在γ-α的转变过程中，奥氏体的晶界间距值随着热循环的变化而逐渐减小。近程扩散在同素异构转变中起着重要作用。