固态相变 教学课件 作者 刘宗昌第4章马氏体相变与马氏体4.12马氏体的机械性能.ppt

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1、4.12马氏体的机械性能淬火的主要目的是强化,机械零件很少直接使用淬火马氏体，而是应用其回火态。最为突出的问题是强度和韧性的整合。因此，需要掌握马氏体强度和韧性的变化规律。1．马氏体的强度和硬度钢中马氏体的主要性能特点是高强度、高硬度，其硬度随着含碳量的增加而提高。当含碳量达到0.6%时，淬火钢的硬度达到最大值，如图所示。含碳量进一步增加时，虽然马氏体的硬度仍然有所提高，但是由于钢中残留奥氏体量增加，使钢的硬度反而下降。合金元素对马氏体的硬度影响不大。淬火钢的硬度最大值与含碳量的关系1.1相变强化马氏体相变的切变特征造

2、成晶体内大量的微观缺陷，高密度位错和层错、大量精细孪晶、大量界面使马氏体强化和硬化。称其为相变强化。退火铁素体的屈服强度为98～137Mpa,而无碳马氏体的屈服强度可达284Mpa，相当于形变强化铁素体的屈服强度。这是马氏体相变产生大量晶体缺陷的强化结果。1.2固溶强化间隙碳原子使晶格产生严重的畸变导致系统的能量急剧地增高从而提高了强度和硬度;作为置换的合金元素原子由于对晶格产生畸变的作用较小，因而对强度和硬度的贡献较小。对称畸变和畸变偶极碳原子在马氏体和奥氏体晶格中均处于八面体中心。但是，奥氏体中的碳原子处于正八面体的

3、中心，碳原子溶入时，引起对称畸变，即沿着三个对角线方向的伸长是相等的。而马氏体中的八面体是扁八面体，碳原子的溶入，使点阵发生不对称的畸变，使短轴伸长，两个长轴稍有缩短。形成畸变偶极，造成一个强烈的应力场，阻碍位错运动，从而使得马氏体的强度和硬度显著提高。正八面体扁八面体1.3时效强化工业生产中所得的马氏体的强度，实际上包含了时效强化效应。时效强化是由碳原子偏聚区引起的。如图曲线2，淬火后在0℃时效3小时后，测量在0℃的屈服强度，显然比曲线1显著提高。对于Ms点高于室温的钢，在通常的淬火条件下，淬火过程中伴随着自回火，即有

4、时效强化发生。Fe-Ni-C马氏体在0℃的屈服强度与碳含量的关系2.马氏体的韧性低碳钢淬火得到位错型马氏体，由于位错的可动性，使该类马氏体具有一定的塑性，裂纹扩展的阻力增大，可产生韧性断裂，因而断裂韧性较高；高碳的孪晶马氏体硬而脆，在马氏体转变的过程中易于在马氏体片间产生显微裂纹，另外，由于不能产生塑性变形使裂纹扩展阻力减小，可导致准解理或解理断裂，因而断裂韧性较低。马氏体片(1.0%c)撞击裂纹0.17%C及0.35%C的Cr钢的强度和断裂韧性的关系