最新第四章 马氏体相变及形状记忆合金教学讲义ppt课件.ppt

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1、第四章马氏体相变及形状记忆合金内容马氏体相变热弹性马氏体相变形状记忆合金TiNi合金铜基合金形状记忆合金的应用2需掌握和了解的知识点掌握马氏体相变的概念及其特征；掌握形状记忆合金的概念；熟悉TiNi形状记忆合金的相变过程；了解形状记忆合金的应用3铁的两种晶体结构：体心立方结构（存在于两个温度范围内，912℃以下称α铁，1394℃以上称δ铁）；面心立方结构（存在于912～1394℃之间，称γ铁）纯铁的冷却曲线及晶体结构的变化7碳在钢中的两种主要存在形式：溶入铁中与铁形成固溶体；另一是与铁形成铁碳化合物，称渗碳体（Fe3C）。

2、碳溶于α铁中形成的固溶体称铁素体；溶于γ铁中形成的固溶体称奥氏体，其最大溶解度为2.11％。8过冷奥氏体等温转变曲线(C曲线)马氏体珠光体贝氏体奥氏体A1至550℃为高温转变区，转变产物为珠光体（P）550℃~Ms为中温转变区，转变产物为贝氏体（B）Ms~Mf为低温转变区，转变产物为马氏体（M）9共析转变（珠光体转变）从固溶体母相中以相互协作的方式生长为结构、成分均不同于母相的两个新固相。γβ＋α形成铁素体、渗碳体交替分布的片层状共析组织，由于其经抛光、侵蚀后在光学显微镜下的形态而得名珠光体。10奥氏体向珠光体转变时，珠光

3、体通常在晶界、碳浓度分布不均匀的地方或夹杂物附近成核。渗碳体形成核心，向母相奥氏体延伸，并同时变厚，引起邻近奥氏体中的含碳量下降，以至最后变成铁素体，与渗碳体一起长大。铁素体的碳溶解度很小，铁素体片长大过程中，将原来奥氏体中的碳排挤到相邻未转变的奥氏体中。当碳浓度升高到临界浓度（>6.67%）后，又出现第二片渗碳体。这样的过程交替进行，变形成了片状珠光体。11珠光体转变示意图12马氏体相变当母相奥氏体快速冷却时，奥氏体转变成片状或针状新相，新相为体心四方结构，与母相的结构不同，但新相与母相的成分却相同。为了纪念德国冶金专家

4、马丁(A.Martens)在金相研究方面的贡献，人们把钢经高温淬火后形成的相叫做马氏体相。从奥氏体到马氏体的转变叫做马氏体相变，马氏体相变是无扩散型相变。13马氏体转变的发展过程早在战国时代人们已经知道可以用淬火(即将钢加热到高温后淬入水或油中急冷)的方法可以提高钢的硬度，经过淬火的钢制宝剑可以“削铁如泥”。十九世纪末期，人们才知道钢在“加热和冷却”过程中内部相组成发生了变化，从而引起了钢的性能的变化。为了纪念在这一发展过程中做出杰出贡献的德国冶金学家AdolphMartens，法国著名的冶金学家Osmond建议将钢经淬火

5、所得高硬度相称为“马氏体”，并因此将得到马氏体相的转变过程称为马氏体转变。MartensiteM—马氏体14十九世纪未到二十世纪初主要局限于研究钢中的马氏体转变及转变所得产物—马氏体。二十世纪三十年代，人们用X射线结构分析的方法测得钢中马氏体是碳溶于α-Fe而形成的过饱和固溶体，马氏体中的固溶碳即原奥氏体中的固溶碳，因此，曾一度认为“所谓马氏体即碳在α-Fe中的过饱和固溶”。曾经有人认为“马氏体转变与其它转变不同，是一个由快冷造成的内应力场所引起的切变过程”。15四十年代前后，在Fe-Ni、Fe-Mn合金以及许多有色金属及

6、合金中也发现了马氏体转变。不仅观察到冷却过程中发生的马氏体转变；同时也观察到了在加热过程中所发生的马氏体转变。由于这一新的发现，人们不得不把马氏体的定义修定为：“在冷却过程中所发生马氏体转变所得产物统称为马氏体”。16马氏体相变以晶格畸变为主的位移型无扩散相变统称为马氏体相变。马氏体转变的主要特性（一）马氏体转变的非恒温性马氏体转变有一上限温度，这一温度称为马氏体转变的开始温度，也称为马氏体点，Ms表示。不同的材料Ms是不同的。马氏体转变还有一个下限温度，用Mf，当奥氏体过冷到Mf以下时转变也不能再进行了，称为马氏体转变的

7、下限温度或马氏体终了点。也就是说马氏体转变是在Ms—Mf之间进行的。一般钢材的Mf都低于室温，在生产中为了获得更多的马氏体，常采用深冷到室温以下的处理工艺，这种工艺方法称为冷处理。18（二）马氏体转变的切变共格和表面浮凸现象马氏体转变时能在预先磨光的试样表面上形成有规则的表面浮凸。这说明马氏体的形成与母相奥氏体的宏观切变密切相关。倾动面19倾动面一直保持为平面。发生马氏体相变时，虽发生了变形，但原来母相中的任一直线仍为直线，任一平面仍为平面，这种变形即为均匀切变。造成均匀切变且惯习面为不变平面的应变即为不变平面应变。不变平

8、面应变下图是三种不变平面应变，图中的C)既有膨胀又有切变，钢中马氏体转变即属于这一种。显然，界面上的原子排列规律既同于马氏体，也同于奥氏体，这种界面称为共格界面。不变平面21（三）马氏体转变的无扩散性马氏体转变只有点阵改组而无成份变化，转变时原子做有规律的整体迁移，每个原子移动的距离不超过一个原子间距，