位错马氏体与低碳马氏体型钢

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1、位错马氏体与低碳马氏体型钢机器构件用钢前_60年代_后中碳钢经调质处理得到回火索氏体组织而应用与实际生产共析钢过冷所得索氏体组织回火索氏体组织开始推广应用整体淬火的低碳钢没有应用的原因：①淬透性差（例如：>95%M的临界直径，20钢在10%的食盐水中淬火为6~7mm）；②对其组织结构和力学性能规律认识不足。高压透射电子显微镜用以研究钢的组织对其组织形态和精细结构有了正确认识在研究中碳钢回火组织的多次冲击韧性时发现了低碳马氏体对钢件的良好的强韧性配合的作用位错马氏体与低碳马氏体型钢板条M组织形态汽车轮胎螺栓C在α-Fe中形成的过饱和固溶体位错马氏体孪晶马氏体影响M形态及其内部亚

2、结构的因素1.化学成分    奥氏体中碳含量的影响最为重要，在碳钢中，当C含量：※C<0.3%时，生成板条M，亚结构为位错；※ C>1.0%时，生成片状M，亚结构为孪晶；※ C为0.31.0%时，生成混合型组织(片状+板条)。2.形成温度※MS点高的A，冷却后形成板条M，亚结构为位错;※MS点低的A，冷却后形成片状M，亚结构为孪晶;※MS点不高不低的A，冷却后形成混合型组织(片状+板条M)，亚结构为位错+孪晶。片状马氏体出现于淬火中、高碳钢及高Ni的Fe-Ni合金中；立体外形呈双凸透镜状，断面为针状或竹叶状，所以又称针状马氏体或竹叶状马氏体；亚结构主要为孪晶，因此又称为孪

3、晶型马氏体；马氏体相变时，第一片分割奥氏体晶粒，以后的马氏体片愈来愈小，其片的大小几乎完全取决于奥氏体晶粒的大小。片状马氏体示意图片状马氏体片状马氏体的形成过程孪晶孪晶是指两个晶体（或一个晶体的两部分）沿一个公共晶面构成镜面对称的位向关系，这两个晶体就称为“孪晶”，此公共晶面就称孪晶面。孪晶的形成与堆垛层错有密切关系。依孪晶形成原因的不同，可分为"形变孪晶"、"生长孪晶"和"退火孪晶"等。正因为孪晶与层错密切相关，一般层错能高的晶体不易产生孪晶。蝶状马氏体出现在Fe-Ni合金和Fe-Ni-C合金中；在0~-60℃范围内形成；立体形状为细长杆状，断面呈蝴蝶状；内部亚结构为高密度

4、位错，与母相晶体学关系大体上符合K-S关系。蝶状马氏体的显微组织蝶状马氏体的立体形状薄片状马氏体在Ms点极低的Fe-Ni-C合金中发现的；呈非常细的带状（立体图形为薄片状），带呈相互交叉、分枝等特异形态；是由孪晶组成的全孪晶型马氏体薄板状马氏体（Fe-31Ni-0.23C）ε’马氏体晶体结构为密排六方点阵；易于在Mn-Fe-C合金中形成；立体结构呈薄片状，沿（111）γ面呈魏氏组织状态形成；亚结构为大量的位错。薄片状εˊ马氏体（Fe-16.4Mn）组织结构☆性能（强韧性☆）实际应用☆成分特点工艺（强韧机制☆）C<0.3%不同要求时的合金元素低碳淬火马氏体☆位错马氏体出现于低、

5、中碳钢，马氏体时效钢，不锈钢等铁系合金中；其亚结构主要为位错，所以称其为位错马氏体；一般叫做板条马氏体；在板条内有时也会存在相变孪晶，但只是局部的，数量不多；与母相奥氏体的晶体学位相关系是K-S关系，惯习面是（111）γ低C-M的组织形态板条马氏体显微组织的晶体学特征示意图低碳钢的马氏体组织结构低碳钢淬火马氏体组织低碳钢淬火马氏体自回火和回火组织淬火态组织：条状位错马氏体+少量的条状孪晶马氏体和片状孪晶马氏体+自回火碳化物+少量的未转变奥氏体所用钢：用15，20，20Cr，18CrMnTi和18Cr2Ni4WA等低碳渗碳用钢，以一定尺寸进行剧烈的淬火处理可以得到均匀的马氏体组

6、织；低碳条状马氏体的亚结构其通常是由位错缠结而成的胞状亚结构；位错密度达1011~1012cm-2(一般的先共析铁素体位错密度要比它低4~5个数量级)，且位错呈平直线状；少量孪晶的出现受Ms点位置和冷却速率的影响：Ms点低，冷速大，孪晶马氏体量就会增多。自回火Ms≥260℃的低碳低合金钢会发生淬火马氏体自回火现象；当Ms﹥300℃时，可以达到充分自回火，析出更多的碳化物；影响因素：Ms点位置、冷却速率和化学成分；低碳钢的Ms点较高，在工程上常用的淬火冷却条件下，是难以避免自回火的，而且比较容易达到充分自回火状态。自回火碳化物形态：粒状和杆状出现位置：位错M内①粒状碳化物总是在

7、位错区域内析出②杆状碳化物呈多向分布，亦有相互平行排列的（沿某个方向择优发展的初期长成）自回火M组织在进行回火处理时将继续发生回火转变室温时效充分自回火M（所有条状M均产生碳化物沉淀）可以发现碳化物在数量和尺寸上发生变化未充分自回火M（部分条状M产生碳化物析出）观察不到什么作用150~200℃①自回火碳化物长大②析出回火碳化物ε-碳化物或θ-碳化物250~300℃①出现ε→θ的碳化物类型改变②条状M的晶界上出现杆状碳化物~500℃晶内和晶界上碳化物明显球化600℃碳化物聚集长大低碳M的位错亚结构在回火过