材料科学与工程专业《金属热处理原理及工艺》课件-第五章__马氏体转变.ppt

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1、第五章马氏体转变5.1、马氏体的晶体结构和转变特点5.2、马氏体的组织形态5.3、马氏体的性能5.4、马氏体相变的切变模型5.5、马氏体转变的热力学5.6、马氏体转变的动力学5.7、奥氏体的稳定化5.8、热弹性马氏体与形状记忆效应稳定的奥氏体区过冷奥氏体区A向产物转变开始线A向产物转变终止线A+产物区产物区A1～550℃;高温转变区;扩散型转变;P转变区。550～230℃;中温转变区;半扩散型转变;贝氏体(B)转变区;230～-50℃;低温转变区;非扩散型转变;马氏体(M)转变区。时间(s)30010210310410108

2、00-100100200500600700温度(℃)0400A1MsMfM+AR共析碳钢C曲线分析马氏体相变：钢铁在经过奥氏体化温度后采取快速冷却，抑制其扩散分解，在较低温度（＜Ms）下发生的无扩散型相变。A1温度(℃)MsV1P炉冷V2S空冷V3油冷V4M＋AR水冷VkPST临界冷却速度时间(s)实际生产连续冷却AM（α’）fcc体心正方5.1、马氏体的晶体结构和转变特点一.马氏体的晶体结构马氏体是碳在α－Fe中的过饱和固溶体，用符号M表示。由于碳的过饱和作用,使α–Fe晶格由体心立方变成体心正方晶格。致使马氏体具有体心正

3、方晶格（a=b≠c）ca成分不变结构变化—C原子—Fe原子caC原子在马氏体的晶胞中一组扁八面体间隙位置可能存在的情况碳择优分布在c轴方向上的八面体间隙位置。这使得c轴伸长，a轴缩短，晶体结构变为体心正方。轴比c/a——马氏体的正方度。轴比c/a称马氏体的正方度。C%越高，正方度越大，正方畸变越严重。当＜0.25%C时，c/a=1，此时马氏体为体心立方晶格。c=a0+α·ρa=a0－β·ρc/a=1+γ·ρa=b=c立方结构a=b≠c正方结构a0——α－Fe的晶格常数ρ——M的含碳量α，β，γ——常数X射线结构分析测得含碳量

4、与M点阵常数关系二.马氏体转变特点1、表面浮凸效应和共格切变表面浮凸效应——切变使马氏体表面出现一边凹陷、一边凸起，并带动附近奥氏体也发生弹性切变。马氏体转变以切变方式进行——界面上原子为马氏体与奥氏体共有。马氏体转变切变示意图马氏体转变产生的表面浮凸原子切变变化位置界面推移M共格切变A母相点阵上原子从一种排列转变到另一种排列,原来相邻两个原子在相变后仍然相邻,它们之间相对位置不超过一个原子间距。即碳原子没有经过扩散就可进行马氏体转变。二.马氏体转变特点2、无扩散相变只有点阵改组，没有成分变化马氏体无扩散切变相变证据：a.碳

5、钢中马氏体转变前后碳浓度没有发生变化，仅发生晶格切变；b.马氏体转变可以在超低碳合金中发生，而且转变速度极快，说明无碳扩散参与。c.转变可在极低的温度进行（4K），此时相变已不可能以扩散方式进行因此：马氏体是碳在α-Fe中过饱和固溶体，马氏体是从奥氏体直接转变而来，故马氏体与奥氏体碳含量完全相同。二.马氏体转变特点3、M转变的位向关系及惯习面马氏体转变时马氏体与奥氏体存在着严格的晶体学关系——位向关系和惯习面（1）位向关系相变时，整体相互移动一段距离，相邻原子的相对位置无变化。作小于一个原子间距位置的位移，因此奥氏体与马氏体

6、保持一定的严格的晶体学位向关系。位向关系有：（1）K—S关系（2）西山（N）关系（3）G—T关系{011}M(1)位向关系：a.K-S关系晶面：{011}M∥{111}A晶向：〈111〉M∥〈011〉A二.马氏体转变特点3、M转变的位向关系及惯习面f.c.cb.c.c{111}A{111}A奥氏体：马氏体：奥氏体{111}晶面族包含4个不同的面，马氏体{110}晶面族包含6个不同的面，因此有24种可能的马氏体取向。b.西山关系Fe-30%Ni合金在冷却至-70℃以下，奥氏体转变成马氏体时存在如下位向关系（在室温以上形成马氏体

7、仍遵循K-S关系）晶面：{011}M∥{111}A晶向：〈110〉M∥〈112〉A12种取向{011}M{111}Ab.c.cAM{111}A{011}MK-S关系与西山关系比较（111）AK-S关系西山关系<112>A晶面平行关系相同晶向相差5°16′（2）惯习面：马氏体是在母相的一定晶面上开始形成的，这个晶面就是惯习面。{111}A、{225}A、{259}A。通常：碳含量＜0.6%时，惯习面为{111}A；碳含量0.6—1.4%，惯习面为{225}A；碳含量1.5—1.8%，惯习面为{259}A二.马氏体转变特点3、M

8、转变的位向关系及惯习面二.马氏体转变特点4、马氏体转变不完全性（非恒温性）马氏体转变开始的温度称上马氏体点，用Ms表示。马氏体转变终了温度称下马氏体点，用Mf表示.只要温度达到Ms以下即发生马氏体转变。在Ms以下，随温度下降，转变量增加，冷却中断，转变停止。马氏体转变量是在Ms～Mf温度范