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4.1马氏体相变特征及定义.ppt

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1、4.1马氏体相变的特征及定义4.1.1马氏体相变的基本特征1）.马氏体相变的无扩散性试验依据为：(1)马氏体相变无成分变化，仅仅是晶格改组。(2)马氏体相变可以在相当低的温度下进行，而且转变速度极快。例如，Fe-Ni合金，在－196℃，一片马氏体的形成约需5×10－5～5×10－7秒。在如此低的温度下，转变速度极快，说明不可能以扩散方式进行转变。2）.有一定位向关系和惯习面新相和母相界面始终保持着共格或半共格。因此，相变完成后，两相之间的位向关系仍然保持着。位向关系有：如K-S关系、G-T关系、西山关系等。（1）K-S关系（2）G-T关系（3）西山关系3）存

2、在惯习面马氏体转变时，新相和母相保持一定位向关系，马氏体在母相的一定晶面上开始形成，此晶面称为惯习面。惯习面通常以母相的晶面指数表示。钢中马氏体的惯习面随着含碳量和形成温度不同而异，有：(557)γ,(225)γ,(259)γ。有色金属合金马氏体的惯习面有（122）、（133）、(144)、(155)。4）马氏体的精细亚结构钢中的马氏体中，低碳马氏体内出现极高密度的位错。在高碳马氏体中有高密度的位错,同时存在精细孪晶亚结构，钢中的马氏体也有细微的层错。有色合金马氏体的亚结构主要是层错、孪晶，也有位错。个别合金马氏体中没有亚结构。5）.相变的可逆性，即新旧相界

3、面可逆向移动Cu-Al-Ni合金的热弹性马氏体的可逆转变有色金属和合金中的马氏体相变多具有可逆性，包括部分铁基合金。这些合金在冷却时，母相开始形成马氏体的温度称为马氏体点（Ms），转变终了的温度标以Mf；之后加热，在As温度逆转变形成高温相，逆相变完成的温度标以Af。钢中的马氏体一般不发生逆转变如果迅速冷却得到新鲜马氏体，之后立即迅速加热，使马氏体来不及回火析出，也会发生逆转变。据报道,0.8%C钢马氏体，以5000℃/s速度加热时，在590～600℃之间发生了逆相变。钢中马氏体一般不发生逆转变是个特例。4.1.2马氏体相变的判据：(1)无（需）扩散性；(2

4、)具有位向关系，以非简单指数晶面为惯习面；(3)相变伴生大量亚结构，即极高密度的晶体缺陷：如极高密度位错，精细孪晶，细微的层错等。（4）马氏体相变具有可逆性，新旧相界面可正反两个方向移动。4.1.3关于马氏体浮凸在以往的书刊中，将浮凸现象作为马氏体相变最主要的特征。本课程不列为马氏体相变特征，有专门一节讲述浮凸问题。浮凸是过冷奥氏体表面转变中普遍存在的现象，马氏体浮凸与其他相变浮凸均呈帐篷形。4.1.4马氏体的定义定义1：马氏体是碳在α—Fe中的过饱和固溶体。（产生于20世纪20年代）。由于在钢和合金中，马氏体有时不含碳，有时不仅是体心立方晶格，还有密排六方

5、、有序正交、有序面心立方、有序正方等晶格。因此，该定义早已过时。定义2：在冷却过程中所发生的马氏体转变的产物统称为马氏体。（20世纪50年代提出）这个定义似乎包揽万象,该定义很不成功。80年代修改为：定义3：母相无扩散的，以惯习面为不变平面的切变共格的相变产物，统称为马氏体。定义2和定义3均不完美。它指出了马氏体相变的本质特征，即：无扩散的不变平面应变的晶格改组。但这只是马氏体相变过程的规律性的概括。不是马氏体本身的物理实质的说明。作为马氏体的定义应当是马氏体自身的物理本质的科学抽象，即指出马氏体自身的属性，而不是马氏体相变过程的属性，不宜用过程的属性代替产

6、物的属性。因此，这些定义均不成功。马氏体的定义中应当删除“切变”、“不变平面应变”，因为这些概念不成熟，不能用不成熟的概念定义一个事物。正确的定义：马氏体是原子经无需扩散的集体协同位移的晶格改组过程，得到的具有严格晶体学关系和惯习面的，形成相中伴生极高密度位错、或层错或精细孪晶等晶体缺陷的整合组织。4.1.5.马氏体相变的定义1948年，Barrett称马氏体相变是无扩散相变。1954年，Hull称马氏体相变为“点阵变化时，原子作规则运动，相变区域形状改变，原子不需要扩散的相变”。1965年，Christian指出“马氏体相变是由于存在一个容易长大机制而发生

7、的；即不需要原子扩散，使新相很快产生，并且使自由焓下降”。总之，1965年以前，只强调无扩散、原子协作移动和形状改变（表面浮凸）。1953年以后，提出了马氏体相变晶体学唯象学说，阐述了“不变平面应变”的概念，即在相变时相界面（惯习面）不应变、不转动。此后，即以晶体学特征来定义马氏体相变。1978年，Nishiyama称：马氏体相变是原子合作迁动的相变。马氏体相变的特征是无扩散性，表面浮凸，产生很多点阵缺陷，这些特征可作为马氏体的判据。1979年，Cohen等指出：马氏体相变为点阵发生畸变，实际上是无扩散的结构相变，以切变为主、有形状改变，应变能控制动力学和形

8、态。1992年，Olson将马氏体相变定义为：“由切