第三章 马氏体转变

《第三章 马氏体转变》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、热处理原理及工艺第三章马氏体转变第一节马氏体转变的主要特征1第二节马氏体转变的晶体学2第三节马氏体的组织形态4第四节马氏体转变的热力学7第五节马氏体转变动力学10第六节马氏体转变机制12第七节马氏体的性能12第八节热弹性马氏体及形状记忆效应15第三章马氏体转变钢经奥氏体化后超过一定的冷却速度冷却，抑制其扩散性分解，在较低的温度下发生的无扩散型相变为马氏体转变。这是过冷奥氏体的低温转变，要冷至上马氏体点(奥氏体向马氏体转变的开始温度)以下。例如共析钢的点约为203℃。在这样低的温度下不仅铁原子已无扩散能力，碳原子也难以扩散。共析钢奥氏体向马氏体转变可表示为：。

2、显然，相变时只发生点阵重构，而无化学成份变化。在平衡状态下，体心立方结构的中，碳的最大溶解度为0.0218%C，而马氏体保留了奥氏体中全部的碳量，所以马氏体是碳在中的过饱和固溶体，是一种单相的亚稳组织。第一节马氏体转变的主要特征马氏体转变是在低温下进行的一种转变。对于钢来说，此时不仅铁原子已不能扩散，就是碳原子也难以扩散。故马氏体转变具有一系列不同于加热转变以及珠光体转变的特征。一、马氏体转变的非恒温性必须将奥氏体以大于的冷速过冷到某一温度以下才能发生马氏体转变。这一温度称为马氏体转变开始温度，用代表。马氏体转变与珠光体转变不同，当奥氏体被过冷到点以下任一温

3、度时，不需经过孕育期，转变立即开始，且以极大速度进行，但转变很快停止，不能进行到终了(图3-1)。为了使转变能继续进行，必须降低温度，即马氏体转变是在不断降温的条件下进行的。马氏体转变量是温度的函数(图3-2)，而与等温时间无关。当温度降到某一温度以下时，虽然马氏体转变量还未达到100%，但转变已不能进行。该温度称为马氏体转变的终了温度，用表示。如某钢的高于室温而低于室温，则冷至室温时还将保留一定数量的奥氏体，称为残余奥氏体。如继续冷至室温以下，未转变的奥氏体将继续转变为马氏体直至点。深冷至室温以下在生产上称为冷处理。马氏体的这一特征称为非恒温性。1、马氏体

4、转变开始点，即指奥氏体和马氏体的两相自由能之差达到相变所需的最小驱动力时的温度。2、马氏体转变终了温度。降到此温度以下，虽然马氏体转变量未达到100%，但转变已不能进行。3、残余奥氏体如果钢的高于室温而低于室温，则冷至室温时还将保留一定数量的奥氏体，这部分奥氏体称为残余奥氏体。4、冷处理如果钢的高于室温而低于室温，则深冷至室温以下，残余奥氏体将转变为马氏体直至点。这种深冷至室温以下的热处理工艺称为冷处理。二、马氏体转变的共格性和表面浮凸现象表面浮凸切变共格第二类共格界面能应变能马氏体转变时能在预先磨光的表面上形成有规则的表面浮凸，这表明马氏体转变是通过奥氏体

5、的均匀切变进行的。奥氏体中已转变为马氏体的那一部分发生了宏观切变而使点阵发生改组，且带动靠近界面的还未转变的奥氏体也随之而发生了弹塑性切应变，故在磨光表面出现部分突起部分凹陷的浮凸现象。界面上原子的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。为维持这种界面的共格关系，界面两侧的奥氏体与马氏体必定要产生弹性切变。这种依靠弹性切变维持的共格称为第二类共格。共格界面的界面能较非共格界面小，但由于靠切变维持的第二类共格在界面两侧都有弹性切应变，故又增加了一部分应变能。三、马氏体转变的无扩散性马氏体转变时只有点阵的改组而无成分的改变。如钢中的奥氏体转变为

6、马氏体时，只是点阵由面心立方通过切变改组成体心立方或体心正方，而马氏体的成分与奥氏体的成分完全一样，且碳原子在马氏体与奥氏体中相对于铁原子保持不变的间隙位置。这一特征称为马氏体转变的无扩散性。无扩散并不是说转变时原子不发生移动，马氏体转变时出现浮凸说明铁原子不仅有移动，而且产生了肉眼能观察的移动。所谓无扩散，指的是母相以均匀切变方式转变为新相。相界面向母相推移时，原子以协作方式通过界面由母相转变成新相，类似于排成方阵的士兵以协作方式将方阵变换成菱形。因此这样的转变被形象地称为军队式转变。此时每一个原子均相对于相邻原子以相同的矢量移动，且移动距离不超过原子间距

7、，移动后仍保持原有的近邻关系。但相隔距离较远的原子之间的相对位移可以为肉眼所观察到。扩散性相变则与此不同，相界面向母相移动时，原子以散乱方式由母相转移到新相，每一个原子移动的方向是任意的，相邻原子的相对位移超过原子间距，原子的近邻关系遭到破坏。加热转变及珠光体转变时新相通过大角晶界的迁移长入与其无位向关系的母相即属于这种转变。这样的转变被形象地称为平民式转变。四、马氏体转变的位向关系及惯习面通过均匀切变所得的马氏体与原奥氏体之间存在严格的晶体学位向关系。马氏体转变的不变平面被称为马氏体的惯习面。有时不变平面，即惯习面也就是新旧相的相界面。五、马氏体转变的可逆

8、性冷却时，高温相可以通过马氏体转变转变为马氏体。同样