第7节_钢的马氏体转变

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1、金属材料学MetalMaterialandHeatTreatment主讲教师：曾燕屏2011年10月8日北京科技大学曾燕屏§2-4钢的马氏体转变图2-30共析碳钢的C曲线2011年10月8日北京科技大学曾燕屏一、马氏体的晶体结构及转变特点1.马氏体的晶体结构(1)碳原子在马氏体点阵中的位置及分布可能位置是：α-Fe体心立方单胞的各棱边中央和面心位置，即由铁原子组成的扁八面体空隙之中。图2-31碳原子在马氏体点阵中的可能位置示意图2011年10月8日北京科技大学曾燕屏图2-32碳原子在马氏体点阵中的可能位置构成的亚点阵Fe原子；C原子可能的位置马氏体点阵为：体心正方(w

2、(C)＞0.2%)；c/a称为马氏体的正方度。2011年10月8日北京科技大学曾燕屏(2)马氏体的点阵常数和碳含量的关系图2-33含碳量对马氏体点阵常数的影响2011年10月8日北京科技大学曾燕屏2.马氏体转变的主要特点(1)表面浮凸现象和切变共格性图2-34钢因马氏体转变而产生的表面浮凸2011年10月8日北京科技大学曾燕屏图2-35马氏体转变时引起表面浮凸的示意图2011年10月8日北京科技大学曾燕屏ò马氏体是以切变方式形成的；ò马氏体与奥氏体界面上的原子既属于马氏体，又属于奥氏体，是共有的；ò整个相界面是互相牵制的；ò这种界面称之为“切变共格”界面。2011年1

3、0月8日北京科技大学曾燕屏(2)无扩散性ò马氏体转变可以在相当低的温度范围内进行，并且转变速度极快。ò这一事实足以证明，马氏体转变不可能以扩散方式进行。ò马氏体转变属无扩散型相变。2011年10月8日北京科技大学曾燕屏(3)新相与母相之间具有特定的晶体学取向关系①K-S关系{011}α′∥{111}γ<111>α′∥<101>γ按照这样的位向关系，马氏体在母相中可以有图2-36K-S位向24个不同的取向。关系示意图2011年10月8日北京科技大学曾燕屏图2-37钢中马氏体在(111)γ面上形成时可能有的取向2011年10月8日北京科技大学曾燕屏②西山关系(111)γ∥

4、(110)α′[11-2]γ∥[-110]α′按照西山关系，在每个{111}γ面上，马氏体只可能有三种不同的取图2-38西山关系向，所以总共只有12种示意图可能的马氏体取向。2011年10月8日北京科技大学曾燕屏图2-39西山关系和K-S关系的比较2011年10月8日北京科技大学曾燕屏(4)惯习现象ò马氏体转变时，新相总是在母相的某个晶面族上形成，这种晶面称为惯习面。ò在相变过程中从宏观上看，惯习面是不发生转动和不畸变的平面，用它在母相中的晶面指数来表示。2011年10月8日北京科技大学曾燕屏ò钢中马氏体的惯习面随碳含量及形成温度不同而异，常见的有以下几种：¾碳含量小

5、于0.2%时，为近{111}γ或{557}γ；¾碳含量在0.2%~0.6%之间时，为{557}γ或{225}γ；¾碳含量在0.6%~1.0%之间时，为{225}γ；¾碳含量在1.0%~1.4%之间时，为{225}γ或{259}γ；¾碳含量高于1.4%后，为{259}γ。随马氏体形成温度下降，惯习面有向高指数变化的趋势。2011年10月8日北京科技大学曾燕屏(5)马氏体转变的可逆性ò在某些铁合金中，奥氏体冷却转变为马氏体，重新加热时，已形成的马氏体又可以逆马氏体转变为奥氏体，这就是马氏体转变的可逆性。ò一般将马氏体直接向奥氏体转变称为逆转变。ò逆转变开始点用As表示，逆

6、转变终了点用Af表示。ò通常As温度比Ms温度高。2011年10月8日北京科技大学曾燕屏二、马氏体的组织形态及性能特点1.马氏体的组织形态(1)板条状马氏体ò板条状马氏体是低、中碳钢等铁系合金中形成的一种典型马氏体组织。2011年10月8日北京科技大学曾燕屏图2-40板条状马氏体×500(15钢：1350℃奥氏体化，15℃盐水淬火)2011年10月8日北京科技大学曾燕屏ò对于碳钢，板条状马氏体通常在碳含量≤0.2%时单独存在，碳含量在0.2%~1.0%之间时与片状马氏体共存。ò板条状马氏体与母相奥氏体的晶体学取向关系是K-S关系，惯习面为{111}γ。2011年10月

7、8日北京科技大学曾燕屏图2-41板条状马氏体显微组织的晶体学特征示意图2011年10月8日北京科技大学曾燕屏目前认为板条状马氏体的立体形态有两种：(a)横截面为椭圆形，呈扁条状，a>>b>c，一般a比b大10倍以上。(b)横截面为矩形，呈薄板状，a>b>>c。板条状马氏体的亚结构主要是：高密度缠结的位错，位错密度一般123为0.3~0.9×10cm/cm。2011年10月8日北京科技大学曾燕屏(2)片状马氏体ò片状马氏体是中、高碳钢，高镍的铁镍合金等铁系合金中出现的另一种典型马氏体组织。2011年10月8日北京科技大学曾燕屏图2-42片状马氏体×28