厚壁不锈钢管相变与相界的关系：非相干、完全相干、剪切相干和半共格

在实心厚壁不锈钢管中，由于产生的新相(或核心)和母相相点阵之间的比容或(和)晶体结构的差异所引起的应变能和界面能的影响，会出现以下关系

(a)非相干新相点阵和母相完全不同，或者新相是液体或气体，因此两相之间有界面，其性质类似于大角度晶界。在理想条件下，新相(固态)的取向具有统计分布，厚壁不锈钢管的这种相变最接近经典成核理论。铝铜合金析出的平衡相和铝析出的液态铅都属于这种类型。

完全相干的新相和母相的晶格结构和取向是相同的。不锈钢无缝钢管例如，从镍铬铝合金中析出的Ni3Al就属于这种类型。在这种情况下，因为界面能量接近于零，厚壁不锈钢管不具有经典相变理论所要求的成核过程。新相的晶胞是核，它在负相变自由能F的驱动下发生扩散生长，核的生长速率受扩散激活自由能的控制。过饱和固溶体(母相)的自由能随着新相中原子序数的增加而成比例降低。

以上是一个理想或特殊的情况。一般来说，由于厚壁不锈钢管中溶质和溶剂的原子尺寸不同，形成的新相核或脱溶区与母相完全一致，但同时也发生弹性变形。下文(第12章)将讨论的铝-铜不锈钢管的石墨区(古尼尔-普雷斯顿区)就是一个例子，当新相粒子长大时，它会由于过度变形而破坏相干性，并变成半共格或非相干性。

(3)厚壁不锈钢管母相剪切相干穿透剪切产生的新相往往具有这样的界面。例如，铝银合金中的R转变相(12.3)和由硼黄铜形成的硼黄铜属于这种类型。剪切应力存在于这个界面。新阶段和母相之间的取向关系不是任意的。这是由厚壁不锈钢管能够经受剪切的剪切平面和剪切方向决定的。

如果厚壁不锈钢管的相变自由能F相同，则在上述三种情况(a)、(b)和(c)中，非相干成核功最大，每个芯中的原子数最大；剪切相干晶格的成核功次之。完全全等格中的最小格。

在半共格，的界面上，两相的原子排列并不完全和适当匹配。浙江不锈钢管厂家然而，由于不连续区域(例如，位错)的周期性校正，失配不会在长距离上累积。一个例子是马氏体厚壁不锈钢管界面(11.7)，它被称为半共格界面。本质上，这种界面由两个结构组成，一个是局部的，通过弹性变形保持一个连贯的区域；另一个是分离相干区域的失配区域(即不连续区域)。该界面沿垂直于自身的方向迁移，并扫过母相，从而允许新相生长。如果厚壁不锈钢管的扫掠母相区中的所有原子都能保持在新相，并且没有新原子加入新相，那么我们称这种界面迁移为保守运动。相反，如果厚壁钢管中的原子数目比原母相在同一区域转变成新相后的数目多或少，那么这种迁移就称为非保守运动。一些半共格界面通过热激活过程移动，而其他界面由于适当的驱动力而移动。后一种界面称为“可滑动”界面，可滑动界面的运动必须是保守的。图9.7(a)中所示的位错墙是“可滑动”界面的一个简单例子，它由一组平行的边缘位错组成，并具有一个共同的柏格斯矢。这个矢量不在墙上(如果螺旋位错是平行于位错墙的矢量)。因此，厚壁不锈钢管中的位错可以在两相一对一晶面上滑移，并保守移动。在图9.7(b)中，柏格斯矢量在位错形成的界面上，与位错线不平行。当界面移动时，位错必须爬升。因此，界面的运动是热激活的和非保守的，并且需要原子连续地流向(或离开)界面区域。