《材料工程基础讲》ppt课件

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1、第四章马氏体转变M是碳溶于α－Fe而形成的过饱和固溶体。碳在α－Fe中的过饱和间隙固溶体，M转变产物是硬而脆的。Fe-Ni、Fe-Mn合金以及许多有色金属及合金中也发现了M转变。不仅观察到了冷却过程中发生M转变，还观察到了加热过程中所发生的M逆转变。M转变的定义为：在冷却过程中所发生的M转变的产物统称为M。M转变和其它转变不同点的基础上又进一步认识到M转变和其它转变的共同点，由此确定了M转变与一般固态相变之间的一系列共同特征，可以从固态转变一般规律来认识M转变，而在M转变进行的条件中去寻求M转变与一般固态转变的不同点的原因。不仅在金属材料中有M转变，

2、在陶瓷材料、有机材料，甚至生物材料中都有M类型的转变。基于这个认识，把M转变定义为：凡符合M转变基本特征的转变统称为M转变。§4－1马氏体转变的主要特征M转变是在低温下进行的一种转变。1．转变的非恒温性转变是在某一特定的温度Ms以下才发生的，当到达某一温度时便以极大的速度形成一定数量的M。转变量是温度的函数。转变具有的不完全性——残余奥氏体Ar。M有可能爆发形成。少数M——等温转变。2．转变的共格性和表面浮凸现象浮凸效应在预先磨光的表面上刻划的直线STS’在转变后既不弯曲，也不折断，而是形成了折线ST’TS’——表面浮凸表明，M转变是通过切变的方式实

3、现的。M和A间界面上的原子为两相所共有，新母相间保持共格关系。界面是以切变维持的共格界面——切变共格界面。M的长大是靠母相中原子作有规律的迁移，使界面推移而不改变界面上共格关系的结果。共格界面的界面能γ↓，弹性应变能E↑，随着M的形成其周围A点阵中产生一定的E，从而积蓄一定的E，而且E随M尺寸的增大而增大。M长大到一定尺寸，使界面上A中弹性应力超过其弹性极限时，两相间的共格关系即遭破坏，这时M便停止长大。3．马氏体转变的无扩散性实验表明，Fe-Ni合金在极低的温度（－196℃）下，M长大速度仍可达到105cm/s数量级。足以证实，M转变时铁原子的迁移

4、不可能超过一个原子间距，即相变不可能以扩散的方式进行。另外，M中的碳含量与原A完全一致，表明M转变时也没有发生碳的扩散。因此，M转变属于无扩散型相变。这是它与其它类型相变区别的一个重要特点。4．马氏体转变的位向关系和惯习面1）取向关系钢中M与A中已经发现的晶体学取向关系有K－S关系、西山（N）关系和G－T关系等。K－S关系Kurdjumov和Sachs采用X－射线极图法测出1.4％C钢中M（α’）和A（γ）之间存在的取向关系为：{110}α’∥{111}γ,<111>α’∥<110>γ。在{111}γ晶面族中每个晶面M可能有6种不同取向，而立方点阵的

5、{111}γ晶面族中可能有4种晶面，故M在A中总共可能有24种取向。西山（Nishiyama）关系{011}α’∥{111}γ,<011>α’∥<211>γ与K－S关系相比，两者的晶面平行关系相同，但晶向平行关系却相差5o16’。在{111}γ晶面族中每个晶面上马氏体只可能有3种不同的取向，故马氏体在奥氏体中总共可能有12种取向。G－T关系Greninger和Troiano精确地测量了Fe-0.8C-22Ni合金奥氏体单晶中M的取向，发现K－S关系中的平行晶面和晶向实际上还略有偏差，即：{110}α’∥{111}γ差1o,<111>α’∥<110>γ

6、差2o。2）惯习面由于M转变是以共格区别的方式进行的，所以M相变时的惯习面也就是两相的交界面，即共格面。正因如此，惯习面应是不畸变平面，即不发生畸变和转动。钢中M的惯习面随碳含量的不同而异，常见的有三种：碳含量＜0.6%为{111}γ，0.6～1.4%为{225}γ，＞1.4%为{259}γ。另外，随M形成温度的下降，惯习面向高指数变化，例如碳含量较高的A在较高温度形成的M的惯习面为{225}γ，而在较低温度形成的M的惯习面为{259}γ。由于M的惯习面不同，将会带来M组织形态上的差异。5．转变的可逆性冷却时，高温相可以通过M转变而转变为M。同样，加

7、热时M也可以通过M转变而转变为高温相，即M转变具有可逆性。一般称加热时的M转变为逆转变。逆转变与冷却时所发生的M转变具有相同的特点。与冷却时的Ms及Mf相对应，逆转变时也有转变开始温度As及转变终了温度Af。As较Ms为高，两者之差视合金而异，如Au-Cd,Ag-Cd等合金较小，仅20～50℃，而Fe-Ni等合金就很大，大于400℃。对钢来说，在一般情况下观察不到M的逆转变，这是因为M被加热时在温度尚未到达As点的过程中已发生了分解（回火），因而不存在直接转变为A的可能性。只有在采用极快的加热速度，使之来不及分解的情况下才会发生逆转变。据报导，含0.

8、8%C钢以5000℃/s的速度加热时，可以在590～600℃发生逆转变。§4－2马氏体转变的晶体学Fe-C合