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4.3马氏体表面浮凸.ppt

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1、4.3马氏体表面浮凸马氏体表面浮凸是最先发现的浮凸，以往将其作为马氏体相变最主要的特征，和切变机制的试验证据。4.3.1马氏体浮凸的发现马氏体表面浮凸现象自上世纪1924年被Bain发现以来，观察研究较多，而且对这种试验现象十分重视，认为马氏体的表面浮凸是切变造成的，将表面浮凸形貌描绘为N型。将浮凸作为马氏体相变切变机制的重要试验依据。表面浮凸及切变示意图浮凸表面浮凸形貌｛557｝f马氏体和｛225｝f马氏体的表面浮凸均为若干个小“∧”型构成，图a。研究Fe－Ni－C合金｛259｝f型马氏体的表面浮凸

2、为帐篷型（∧）图b；AFMFe-Ni-5Mn合金板条状马氏体浮凸（a）Fe-23Ni-0.55C合金的片状马氏体的表面浮凸尺寸Fe-Ni-C合金马氏体表面浮雕形貌片状马氏体表面浮凸（AFM图像）原子力显微镜试验观察，片状马氏体的表面浮凸。板条状马氏体表面浮凸均为帐篷型图4-2STM2Cr13钢的板条状马氏体浮凸（a）浮凸形貌；（b）图（a）中箭头所示位置的浮凸高度剖面线STM，Fe-15Ni-0.6C合金马氏体表面浮凸形貌像a、d…的左图浮凸的形貌像，右图浮凸的高度曲线高碳马氏体表面浮凸（LOM）及N

3、型示意图将高碳钢试样垂直的两面抛光，浸蚀，在金相显微镜下观察到的马氏体片与表面相交的形貌。可见形成马氏体片的部位从试样表面鼓出。为了清晰地观察浮凸形貌，本文作者沿着试样表面画了一条水平线。显而易见，产生马氏体片的部位，只有鼓出，没有下陷，说明是体积膨胀的结果。浮凸形貌是帐篷型（∧），非N型。如是N型，则鼓出量和下陷量应当相等。原作者将其描绘成图（b）的N形是不正确的。对浮凸的描绘此图没有试验支持。图a、c为表面浮凸的原始形貌，画直线和标注后为对应的b、d图，图中箭头所指处为热处理后划痕的变化，箭头1，

4、2，3，7，8所指位置明显弯曲，箭头4，5，6所指位置有间断，不连续现象，说明直线划痕由于表面马氏体形成后发生了变化，即使直线划痕变成了曲线，且曲线断裂，不连续。表面浮凸不能作为切变机制的证据马氏体切变机制的唯一的试验证据是表面浮凸，而近年来的试验研究表明，表面浮凸是过冷奥氏体转变产物的普遍现象，马氏体表面浮凸与珠光体浮凸、贝氏体浮凸没有特殊之处。近年来发现扩散性相变的珠光体转变也存在表面浮凸现象。马氏体表面浮凸呈帐篷形，不具备切变特征。无论是板条状马氏体，还是片状马氏体，其表面浮凸均呈帐篷形，不具备

5、切变特征。珠光体领域表面浮凸（(a)为STM图像，图(b)为图a中蓝箭头所指的高度剖面线）60Si2Mn钢贝氏体表面浮凸STM像表面浮凸形成机理比体积（即比容）不同，奥氏体转变为马氏体时，体积膨胀是表面浮凸的成因。表明不同碳含量的各相比体积和组织体积的变化。表中计算了不同碳含量的钢中，奥氏体、铁素体、马氏体的比体积，也给出淬火后的体积变化，可见体积膨胀率随着碳含量的增加而变大，这意味着高碳马氏体的浮凸尺寸较大。同时高碳钢淬火内应力大，易于开裂。马氏体表面浮凸形成体积膨胀示意图试样表面的过冷奥氏体转变为

6、珠光体、贝氏体、马氏体等产物时，体积膨胀导致的浮凸，从表面鼓出而呈帐篷形。马氏体相变不是形变切变学说认为马氏体相变是形变过程，并且用滑移和孪生理论来解释。如果是形变过程，则在表面马氏体浮雕上应当观察到滑移线、滑移带、孪生带。但是在如何表面马氏体上均没有观察到。