热处理工艺学课件--第04章 马氏体转变.ppt

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1、第四章马氏体转变§4-1马氏体的晶体结构Fe-C合金马氏体：C在α-Fe中过饱和固溶体A→M（α′）：只有晶格改组，无成分变化马氏体为体心正方结构，C%<0.2%时为体心立方定义正方度为：γ：0.046±0.001ρ：M中C%（wt%）§4-2马氏体转变的主要特征马氏体转变的非恒温性M转变条件：大于临界速度冷却至某一特定温度以下低于Ms，转变立即开始，无孕育期若在某一温度下等温，转变不能终了，要继续转变，必须降温温度降至某一温度时，虽然M转变量不到100%，但转变已不能进行M转变与时间的关系M转

2、变与温度的关系一、马氏体转变的非恒温性变温形核，高速长大无孕育期转变不完全，有AR（γ′）一些特殊Fe-Ni-Mn、Fe-Ni-Cr合金，其Ms＜0℃，M可以等温形成，TTT图呈“C”型，但转变量少，不彻底Fe-23%Ni-3.7%Mn合金M等温转变动力学曲线二、M转变共格性及表面浮凸M转变有浮凸，在斜光照射下，有明显的阴阳面由T，T′可知，M转变时无转动、无畸变－切变形成T，T′上原子排列规律即同于M，又同于A－共格∴M转变是以共格切变方式进行的三、M转变的无扩散性马氏体形成无成分的变化Fe原

3、子：点阵改组→共格切变C原子：在M中的位置相对于A中的间隙位置保持不变四、位相关系与惯习面位相关系K-S关系（C%＜1.4%碳钢）｛110｝M∥｛111｝A，<111>M∥<110>A西山关系（Fe-Ni合金）｛110｝M∥｛111｝A，<110>M∥<211>AG-T关系（Fe-Ni-N合金）｛110｝M∥｛111｝A差1°，<111>M∥<110>A差2°惯习面C%＜0.6%0.6～1.4%1.4～2.0%惯习面｛111｝A｛225｝A｛259｝A马氏体惯习面示意图五、马氏体转变的可逆性奥氏

4、体冷却→马氏体马氏体加热→奥氏体（高温稳定相）转变开始温度：As转变终了温度：Af通常As＞Ms（后续详细讨论）§4-3马氏体的组织形态M形态板条状马氏体（常见）透镜片状马氏体（常见）蝴蝶状马氏体薄板状马氏体薄片状马氏体板条状马氏体（低、中碳钢、不锈钢）形态：截面：条状；立体：椭圆柱，束的大小与A晶粒大小有关亚结构：位错缠结（又称位错马氏体）惯习面：｛111｝A位相关系：K-S关系18Ni板条状马氏体板条状马氏体结构示意图透镜片状马氏体（中、高碳钢、高镍的Fe-Ni合金）形态：截面：针状、竹叶状

5、；立体：双凸透镜状，针的大小与A晶粒大小有关，针与针之间夹角为120°左右亚结构：孪晶（又称孪晶马氏体）惯习面：｛225｝A、｛259｝A位相关系：K-S关系、西山关系Fe-32Ni透镜片状马氏体透镜片状马氏体结构示意图蝶状马氏体（Fe-Ni、Fe-Ni-C）形态：截面：蝴蝶状；立体：V型柱亚结构：全位错惯习面：｛225｝A位相关系：K-S关系Fe-18Ni-0.7Cr-0.5C合金的蝶状马氏体薄板状马氏体（Ms低于-100℃的Fe-Ni-C合金）形态：截面：平直带状；立体：薄板状亚结构：全孪晶

6、惯习面：｛259｝A位相关系：K-S关系Fe-31Ni-0.28C合金的薄板状马氏体薄片状马氏体（ε马氏体）与其它类型不同，ε马氏体具有H.C.P.（密排六方）结构形态：截面：线状；立体：薄片状亚结构：层错惯习面：｛111｝A位相关系：<1120>ε∥<110>A、｛0001｝ε∥｛111｝AFe-16.4Mn-0.09C合金的薄片状马氏体影响M形态及内部结构的因素A中的C%：C%<0.2%：M条；C%>1%：M片；C%∈（0.2,1.0）：M条＋M片A中的Me扩大A相区：促使M片形成；反之促使

7、M条形成M形成温度随T↓，板条状→蝶状→透镜片状→薄板状碳钢M形成特征A中C%晶体结构亚结构晶体学特征MsM形态位相关系惯习面<0.3%体心立方/正方位错K-S｛111｝A>350M条0.3~1.0体心正方位错＋孪晶K-S｛111｝A｛225｝A200~300M条＋M片1.0~1.4体心正方孪晶K-S｛225｝A100~200M片1.4~1.8体心正方孪晶西山｛259｝A<100M片§4-4马氏体转变热力学M转变的热力学条件GTMAToAdAsMdMsΔGvT0：A与M自由焓相等时温度Ms：M转

8、变开始温度Mf：M转变终了温度As：M逆转变开始温度Af：M逆转变终了温度Md：形变诱发马氏体转变上限温度Ad：形变诱发马氏体逆转变下限温度马氏体转变驱动力驱动力M与A自由焓差值ΔGvΔT↑→ΔGv↑A晶格缺陷所提供的能量马氏体转变阻力界面能：∵M与A共格∴界面能不高弹性应变能：比容差（最大）；维持共格所造成的弹性应变能其它能量障碍ΣT宏观均匀切变形成浮凸所需能量微观不均匀切变形成位错、孪晶等亚结构所需能量邻近A协作变形所需能量引力场、磁场等出现热滞的原因：切变特性（需克服的阻力大）Ms的意义及