CH馬氏體相變與鋼在冷卻過程中的低溫轉(zhuǎn)變(級(jí))

本章內(nèi)容提要1.馬氏體的定義、馬氏體轉(zhuǎn)變的含義2.馬氏體(M)相變的主要特征3.馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)4.馬氏體的組織形態(tài)5.馬氏體轉(zhuǎn)變的熱力學(xué)6.馬氏體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)7.馬氏體轉(zhuǎn)變機(jī)制8.馬氏體的性能9.馬氏體轉(zhuǎn)變的應(yīng)用現(xiàn)在是1頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/211基本要求：1.馬氏體的定義、馬氏體轉(zhuǎn)變的含義、2.馬氏體(M)相變的五個(gè)主要特征的內(nèi)容3.馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)的類型、正方度4.馬氏體的兩種基本形態(tài)是板條馬氏體和片狀馬氏體；影響馬氏體形態(tài)及其內(nèi)部亞結(jié)構(gòu)的因素5.馬氏體轉(zhuǎn)變的熱力學(xué)條件、驅(qū)動(dòng)力、T0、MS的物理意義、Ms點(diǎn)很低的原因、馬氏體的形成條件、影響鋼的MS點(diǎn)因素6.馬氏體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)主要有四種方式，各種方式的特征。7.馬氏體轉(zhuǎn)變機(jī)制：形核理論、三種切變模型(本部分作一般了解)8.馬氏體的性能：力學(xué)性能的顯著特點(diǎn)、馬氏體高硬度(高強(qiáng)度)的本質(zhì)、強(qiáng)度和韌性與含碳量及亞結(jié)構(gòu)的關(guān)系；超塑性、高碳馬氏體的顯微裂紋9.奧氏體穩(wěn)定化：熱穩(wěn)定化和機(jī)械穩(wěn)定化10.馬氏體轉(zhuǎn)變的應(yīng)用(本部分作一般了解)

現(xiàn)在是2頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/212概述“水與火合為淬”(史記.天官記)(公元前91年)“巧冶鑄干將之樸(窄長(zhǎng)有短把的刀)，清水淬其鋒”（漢書.王褒傳）《搜神記》干將、莫邪(吳國(guó)一對(duì)鐵匠夫婦),也是古代鋒利的寶劍的代稱?！短接[·蒲元傳》載三國(guó)時(shí)蜀人蒲元對(duì)他的“神刀”淬火用水的選擇。“刀成，自言漢水鈍弱，不任淬用。蜀江爽烈，乃命人于成都取之。”《北齊書·列傳》(第四十一)，載東魏、北齊間(534～577)的綦母懷文在“宿鐵刀”淬火時(shí)“浴以五牲之溺，淬以五牲之脂”?？梢姰?dāng)時(shí)已采用含鹽的水和油作為具有不同冷卻速度的液冷介質(zhì)。明代宋應(yīng)星的《天工開物》中對(duì)制蹉的記載：“以已健劃成縱斜文理，劃時(shí)斜向入，則方成焰。劃后燒紅，退微冷，入水健?！逼渲小巴宋⒗洹保褪穷A(yù)冷淬火工藝。當(dāng)相同成分的鋼以很快的速度冷卻(比如在水中冷卻)到室溫或更低溫度時(shí)(稱這種冷卻為淬火)。淬火獲得馬氏體是使鋼強(qiáng)韌化的先決條件。干將莫邪現(xiàn)在是3頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/213

1.馬氏體轉(zhuǎn)變的含義(鏈接)指鋼從奧氏體狀態(tài)快速冷卻(即淬火)而發(fā)生的無擴(kuò)散型相變，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為馬氏體。是替換原子經(jīng)無擴(kuò)散位移(均勻和不均勻形變)、由此產(chǎn)生形狀改變和表面浮突、呈不變平面應(yīng)變特征的一級(jí)、形核長(zhǎng)大型的相變。6.1鋼中馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)6.1.1馬氏體相變和馬氏體的定義現(xiàn)在是4頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/214馬氏體定義的歷史現(xiàn)在是5頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2152.馬氏體的定義：馬氏體是碳溶于α-Fe中的過飽和間隙式固溶體；馬氏體是在冷卻過程中所發(fā)生的基本特征屬于馬氏體型轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。母相無擴(kuò)散地、以慣習(xí)面為不變平面的切變共格的相變產(chǎn)物，統(tǒng)稱為馬氏體。

原子經(jīng)無擴(kuò)散切變的不變平面應(yīng)變的晶格改組，得到的與母相具有嚴(yán)格晶體學(xué)關(guān)系和慣習(xí)面的含有高密度位錯(cuò)、層錯(cuò)或?qū)\晶等晶體缺陷的組織稱為馬氏體?，F(xiàn)在是6頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2166.1.2鋼中馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)

1.馬氏體的點(diǎn)陣常數(shù)的變化馬氏體具有正方點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，記為M或α’。馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，面心立方的奧氏體通過切變轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方的α-Fe，此時(shí)碳原子仍停留在六個(gè)鐵原子所組成的八面體中心。碳原子位于面心或棱邊中心，即扁八面體的中心，碳原子溶入后，會(huì)使短軸(c軸)伸長(zhǎng)，長(zhǎng)軸(a軸)縮短，晶體結(jié)構(gòu)為體心正方。其軸比c/a不再等于1，稱為馬氏體的正方度。現(xiàn)在是7頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/217馬氏體的晶胞模型(a)碳原子在馬氏體的晶胞中可能存在的位置(b)碳原子在馬氏體的晶胞中一組扁八面體間隙位置可能存在的情況(c)碳原子在馬氏體的晶胞中一組扁八面體間隙位置未填滿的情況現(xiàn)在是8頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/218

2.馬氏體的正方度與碳含量的關(guān)系

馬氏體正方度與含碳量呈直線關(guān)系，含碳量愈高，正方度愈大，即：c/a=1＋0.046wc

碳含量對(duì)c，a的影響c=α0+αρa(bǔ)=α0+βρ

c/a=1+γρ

式中：α0＝0.2861nm(α-Fe點(diǎn)陣參數(shù))；α=0.116±0.002；γ=0.046±0.001；β=0.013±0.002；ρ—馬氏體碳含量(重量%)?，F(xiàn)在是9頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/219

3.馬氏體的異常正方度有些鋼的馬氏體的正方度遠(yuǎn)偏離式(6-3)的數(shù)值，稱為異常正方度。

在高碳鋁鋼（1.5%C，7%Al）和高鎳鋼（1.0%C，19%Ni）中新淬火馬氏體，測(cè)試其正方度要高于式(6-3)給出的數(shù)值，稱為異常高正方度；當(dāng)溫度回升到室溫時(shí)，正方度下降。Ms點(diǎn)低于0℃的錳鋼（0.6%-0.8%C,6%-7%Mn）制成奧氏體單晶，淬入液氮，測(cè)試其在液氮溫度下的正方度要低于式(6-3)給出的數(shù)值，稱為異常低正方度。當(dāng)碳含量小于0.2%時(shí)，碳原子偏聚于馬氏體的位錯(cuò)線或是均勻地分布在X、Y和Z三個(gè)位置上，即處于完全無序狀態(tài)。碳原子的存在雖然引起點(diǎn)陣常數(shù)的增加，但不會(huì)改變正方度。合金元素對(duì)馬氏體的正方度影響不大?，F(xiàn)在是10頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21104.馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)類型馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)類型有兩種：體心立方結(jié)構(gòu)(WC<0.2%)（a=b=c）

體心正方結(jié)構(gòu)(WC>0.2%)（a=b≠c）奧氏體具有面心立方點(diǎn)陣，溶入的碳原子位于鐵原子所組成的正八面體中心?，F(xiàn)在是11頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2111

6.1.3馬氏體轉(zhuǎn)變具有一定的位向關(guān)系和慣習(xí)面馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)馬氏體與奧氏體存在著嚴(yán)格的晶體學(xué)關(guān)系：位向關(guān)系和慣習(xí)面相變時(shí)，整體相互移動(dòng)一段距離，相鄰原子的相對(duì)位置無變化。作小于一個(gè)原子間距位置的位移，因此奧氏體與馬氏體保持一定的嚴(yán)格的晶體學(xué)位向關(guān)系。位向關(guān)系有：(1)K-S關(guān)系

(2)西山(N)關(guān)系

(3)G-T關(guān)系

(4)K-V-N關(guān)系現(xiàn)在是12頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2112

(1)K-S關(guān)系1930年，庫爾鳩莫夫與Sachs在1.4%碳的碳鋼中發(fā)現(xiàn)，馬氏體與奧氏體有下述關(guān)系：

{110}M//{111}γ，<111>M//<110>

γ

右圖為鋼中馬氏體在不同的(111)γ晶面上形成時(shí)可能有六種不同K-S關(guān)系。現(xiàn)在是13頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2113

(2)西山關(guān)系1934年，西山在鐵鎳合金中發(fā)現(xiàn)，在室溫以上形成的馬氏體與奧氏體之間存在K-S關(guān)系，而在-70℃以下形成的馬氏體與奧氏體呈下列關(guān)系：{110}M//{111}γ

<110>M//<112>γ

西山關(guān)系與K-S關(guān)系相比，晶面關(guān)系相同，晶向關(guān)系相差5°16’?，F(xiàn)在是14頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2114

(3)G-T關(guān)系1994年，Grenigen與Troiano在Fe-Ni-C合金中發(fā)現(xiàn)，馬氏體與奧氏體的位向接近K-S關(guān)系，但略有偏差，其中晶面差1度，晶向差2°，稱為G-T關(guān)系。{110}M//{111}γ差1°，

<111>M//<110>γ差2°

現(xiàn)在是15頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2115

6.1.4慣習(xí)面慣習(xí)面即馬氏體轉(zhuǎn)變的不變平面，馬氏體即在此平面上形成。慣習(xí)面總是平行或接近奧氏體的某一晶面，并隨奧氏體中含碳量及馬氏體形成溫度而變化?！癞?dāng)WC<0.6%時(shí)，慣習(xí)面為{111}γ；●當(dāng)WC=0.6%1.4%時(shí)，慣習(xí)面為{225}γ；

●當(dāng)WC=1.4%2.0%時(shí)，慣習(xí)面為{259}γ。慣習(xí)面也可因馬氏體形成溫度而變化。馬氏體形成溫度下降，慣習(xí)面有向高指數(shù)變化的趨勢(shì)。對(duì)于碳量較高的鋼，先形成的馬氏體的慣習(xí)面為{225}γ，后形成的馬氏體的慣習(xí)面為{259}γ。

現(xiàn)在是16頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2116

1、馬氏體轉(zhuǎn)變的含義和馬氏體的定義。

2、馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)、正方度。

3、馬氏體的位向關(guān)系和慣習(xí)面。本節(jié)小結(jié)現(xiàn)在是17頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21176.2馬氏體的組織形態(tài)現(xiàn)在是18頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2118鋼中馬氏體的形態(tài)很多。根據(jù)其形態(tài)可分為板條馬氏體、針片狀馬氏體、蝶型馬氏體、薄板馬氏體、薄片馬氏體’等五種，其中板條馬氏體和片狀馬氏體最為常見。

6.2.1馬氏體的類型

馬氏體組織現(xiàn)在是19頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2119a.板條馬氏體:低碳鋼中的馬氏體組織是由許多成群的、相互平行排列的板條所組成，故稱為板條馬氏體。板條馬氏體的亞結(jié)構(gòu)主要為高密度的位錯(cuò)，故又稱為位錯(cuò)馬氏體。還稱為低碳馬氏體。b.片狀馬氏體:在高碳鋼中形成的馬氏體完全是片狀馬氏體。在顯微鏡下觀察時(shí)呈針狀或竹葉狀，又稱針狀馬氏體。片狀馬氏體內(nèi)部的亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶，故片狀馬氏體又稱為孿晶馬氏體。還稱為高碳馬氏體。

馬氏體組織現(xiàn)在是20頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2120一.板條狀馬氏體1.形成板條馬氏體的鋼和合金有低、中碳鋼中WC<0.3%，馬氏體時(shí)效鋼和不銹鋼等。2.板條馬氏體的形成溫度：一般MS>350℃?，F(xiàn)在是21頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2121板條馬氏體組織現(xiàn)在是22頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2122光鏡下電鏡下板條馬氏體組織(×1000)現(xiàn)在是23頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2123板條馬氏體組織(0.03C-2Mn)(左)光學(xué)金相(右)電子金相SEMTEM現(xiàn)在是24頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21243.板條馬氏體的組織特征每個(gè)單元呈窄而細(xì)長(zhǎng)的板條，板條體自奧氏體晶界向晶內(nèi)大致相互平行排列成群，其中的板條束為慣習(xí)面相同的平行板條組成。板條寬度0.1～0.2微米，長(zhǎng)度小于10微米，板條間有一層奧氏體膜；一個(gè)奧氏體晶粒內(nèi)包含幾個(gè)板條群。一個(gè)奧氏體晶粒有幾個(gè)束，一個(gè)束內(nèi)存在位向差時(shí)，也會(huì)形成幾個(gè)塊。板條群之間為大角度晶界，板條之間為小角度晶界。板條的立體形態(tài)可以是扁條(棒)狀，也可以是薄片狀；

現(xiàn)在是25頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21254.板條馬氏體的亞結(jié)構(gòu)在電鏡下，板條馬氏體的亞結(jié)構(gòu)主要為高密度的位錯(cuò)，位錯(cuò)形成位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)(纏結(jié))，位錯(cuò)密度隨含碳量增加而增大，常為(0.3～0.9)×1012㎝/cm3。故稱位錯(cuò)馬氏體?，F(xiàn)在是26頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21265.板條馬氏體與奧氏體的晶體學(xué)關(guān)系慣習(xí)面：(111)γ

位向關(guān)系：K—S關(guān)系6.板條馬氏體的形成過程降溫形核，新板條馬氏體只在冷卻過程中產(chǎn)生；長(zhǎng)大速度較慢，一個(gè)板條形成大約在10-4秒內(nèi)。無“爆發(fā)性”。7.板條馬氏體中的殘余奧氏體板條馬氏體中的殘余奧氏體以薄膜狀密集地分布在板條間?，F(xiàn)在是27頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2127

1.形成片狀馬氏體的鋼和合金有淬火的中、高碳鋼，碳含量

>1.0%，高鎳的Fe-Ni合金等。2.片狀馬氏體的形成溫度：

MS≈200～100℃(WC≈1.0～1.4%)MS<100℃(WC≈1.4～2.0%)

二.片狀馬氏體現(xiàn)在是28頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2128電鏡下電鏡下光鏡下現(xiàn)在是29頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2129片狀馬氏體光學(xué)金相組織高碳鋼(0.87%)中片狀馬氏體組織，7000×Fe-32Ni合金中具有明顯中脊的片狀馬氏體組織，500×現(xiàn)在是30頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2130

3.片狀馬氏體的特征(鏈接)相鄰馬氏體片互不平行而是呈一定的夾角排列，在顯微鏡下觀察時(shí)呈針狀或竹葉狀。初生者較厚較長(zhǎng)，橫貫整個(gè)奧氏體晶粒(第一片分割?yuàn)W氏體晶粒，以后的馬氏體片愈來愈小。)，但一般不穿透晶界；次生者尺寸較小。初生片與奧氏體晶界之間、片與片之間互相撞擊，形成顯微裂紋。當(dāng)WC≈1.4～2.0%時(shí)除具有上述特征外，片的中央有中脊，在兩個(gè)初生片之間常見到呈“Z”字形分布的細(xì)薄片。立體形態(tài)為雙凸透鏡狀，又稱透鏡片狀馬氏體。如果提高溫度，容易得到粗大的針狀馬氏體，因?yàn)楦咛捡R氏體針的最大尺寸受實(shí)際奧氏體晶粒大小所限制。針狀馬氏體顯微組織構(gòu)成示意圖現(xiàn)在是31頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21314.片狀馬氏體的亞結(jié)構(gòu)在電鏡下，片狀馬氏體的亞結(jié)構(gòu)主要為{112}M的孿晶。孿晶寬度為50?寬的孿晶區(qū)集中分布在中脊附近，隨MS點(diǎn)降低，孿晶區(qū)增大；片的邊緣為復(fù)雜的位錯(cuò)組列。電鏡下現(xiàn)在是32頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21325.片狀馬氏體與奧氏體的晶體學(xué)關(guān)系

WC≈1.0～1.4%時(shí)慣習(xí)面：(225)γ，位向關(guān)系：K—S關(guān)系

WC≈1.4～2.0%時(shí)慣習(xí)面：(259)γ，位向關(guān)系：西山關(guān)系

馬氏體形成溫度高時(shí)，慣習(xí)面為{225}γ，符合K-S關(guān)系；形成溫度低時(shí)，慣習(xí)面為{259}γ。6.片狀馬氏體的形成過程(鏈接)降溫形核，長(zhǎng)大速度較快，一個(gè)馬氏體片形成大約在10-7秒內(nèi)。奧氏體中WC≈1.0～1.4%時(shí)無“爆發(fā)性”；奧氏體中WC≈1.4～2.0%時(shí)有“爆發(fā)性”，新片狀馬氏體不隨溫度下降均勻產(chǎn)生。7.片狀馬氏體中的殘余奧氏體：殘余奧氏體分布在馬氏體片間。

現(xiàn)在是33頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21331.蝶狀馬氏體組織

在Fe-Ni合金或Fe-Ni-C合金中，當(dāng)馬氏體在某一溫度范圍內(nèi)形成時(shí)，出現(xiàn)具有蝴蝶形特征的馬氏體，稱為蝶狀馬氏體。蝶狀馬氏體與形成溫度有關(guān)，蝶狀馬氏體形成溫度在板條和透鏡馬氏體形成溫度之間，位相關(guān)系符合K-S關(guān)系，亞結(jié)構(gòu)以位錯(cuò)為主，有少量孿晶，其慣習(xí)面為：蝶狀的兩翼為{225}

，相交136°，兩翼的結(jié)合面為{100}

。Fe-30Ni合金Fe-27Ni－1.3Cr-0.08C合金三.其他馬氏體形態(tài)現(xiàn)在是34頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21342.薄片狀馬氏體(0.23C-31Ni合金)

薄板狀馬氏體一般出現(xiàn)在馬氏體相變點(diǎn)(Ms)為-100℃以下的Fe-Ni-C合金中，其主要形態(tài)為厚度約為薄板狀，厚度為3~10m。一般金相表面呈現(xiàn)寬窄一致的平直帶，沒有中脊，內(nèi)部亞結(jié)構(gòu)為孿晶。慣習(xí)面為{259}，位向關(guān)系為K-S關(guān)系。光學(xué)金相電子金相現(xiàn)在是35頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21353.ε－馬氏體高錳鋼的ε—馬氏體組織1000×

薄片馬氏體出現(xiàn)在層錯(cuò)能較低的Fe-Mn、Fe-Mn-C、Fe-Cr-Ni合金中，晶體結(jié)構(gòu)為密排六方點(diǎn)陣，慣習(xí)面{111}，位向關(guān)系為{111}//{0001}'，<110>//<1120>'，亞結(jié)構(gòu)為大量的層錯(cuò)?，F(xiàn)在是36頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2136板條馬氏體和片狀馬氏體比較現(xiàn)在是37頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2137不同類型的馬氏體比較現(xiàn)在是38頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21381.低碳鋼中的馬氏體

含碳量低于0.2%的低碳鋼和低合金碳鋼（如15、15MnVB、15SiMn3Mo等鋼）的馬氏體基本全是板條馬氏體。四.工業(yè)用鋼中馬氏體形態(tài)2.中碳結(jié)構(gòu)鋼中的馬氏體

含碳量高于0.2%、低于0.6%的中碳鋼（如45、40Cr等鋼）的馬氏體為板條馬氏體和片狀馬氏體的混合組織，殘余奧氏體少。但在正常淬火工藝條件下得到的馬氏體組織細(xì)微，在常用的放大倍數(shù)下，不易清晰地辨認(rèn)出來。3.高碳工具鋼中的馬氏體

含碳量高于0.8%的高碳鋼（如T8、T12等鋼）的馬氏體全部為片狀馬氏體，殘余奧氏體多。但在正常淬火工藝條件下得到的馬氏體組織為片狀馬氏體和一定量的板條馬氏體，在常用的放大倍數(shù)下，片狀特征不明顯，因?yàn)榇慊鸷蠼M織為未溶的碳化物質(zhì)點(diǎn)加隱晶馬氏體（或隱針馬氏體，因?yàn)轳R氏體組織極細(xì)，在一般顯微鏡下，其針狀晶體很不明顯，故而得名）。如果提高溫度，容易得到粗大的針狀馬氏體，因?yàn)楦咛捡R氏體針的最大尺寸受實(shí)際奧氏體晶粒大小所限制?，F(xiàn)在是39頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2139先形成的馬氏體片橫貫整個(gè)奧氏體晶粒，但不能穿過晶界和孿晶界。后形成的馬氏體片不能穿過先形成的馬氏體片，所以越是后形成的馬氏體片越細(xì)小。原始奧氏體晶粒細(xì)，轉(zhuǎn)變后的馬氏體片也細(xì)。當(dāng)最大馬氏體片細(xì)到光鏡下無法分辨時(shí)，該馬氏體稱隱晶馬氏體。45鋼正常淬火組織奧氏體+馬氏體現(xiàn)在是40頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21406.2.4影響馬氏體形態(tài)及其亞結(jié)構(gòu)的因素

(一)化學(xué)成分奧氏體中碳含量的影響最為重要，在碳鋼中，當(dāng)碳含量:(1)WC<0.3%時(shí)，生成板條馬氏體，亞結(jié)構(gòu)為位錯(cuò)；(2)WC>1.0%時(shí)，生成片狀馬氏體，亞結(jié)構(gòu)為孿晶；(3)WC為0.31.0%時(shí)，生成混合型組織(片狀+板條)。馬氏體形態(tài)與含碳量的關(guān)系0.45%C0.2%C1..2%C板條馬氏體量C，%體積，%現(xiàn)在是41頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2141碳鋼中的碳含量對(duì)MS點(diǎn)、板條馬氏體量及冷至室溫時(shí)的殘余奧氏體量的影響現(xiàn)在是42頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2142

(二)馬氏體的形成溫度隨形成溫度降低，馬氏體形態(tài)將按下列順序轉(zhuǎn)化：板條狀→蝶狀→透鏡片狀→薄片狀。亞結(jié)構(gòu)由位錯(cuò)轉(zhuǎn)化為孿晶。MS點(diǎn)高的奧氏體，冷卻后形成板條馬氏體，亞結(jié)構(gòu)為位錯(cuò);MS點(diǎn)低的奧氏體，冷卻后形成片狀馬氏體，亞結(jié)構(gòu)為孿晶;MS點(diǎn)不高不低的奧氏體，冷卻后形成混合型組織(片狀+板條馬氏體)，亞結(jié)構(gòu)為位錯(cuò)+孿晶。

Fe-Ni-C合金的馬氏體形態(tài)與碳含量的關(guān)系

碳鋼馬氏體形態(tài)和晶體學(xué)特征與鋼的碳含量及MS點(diǎn)的關(guān)系現(xiàn)在是43頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2143Fe-Ni-C合金冷至MS點(diǎn)以下不同溫度時(shí)的顯微組織上圖為Fe-29%Ni-0.26%C，MS=-66℃中圖為Fe-31%Ni-0.23%C，MS=-150℃下圖為Fe-31%Ni-0.28%C，MS=-171℃現(xiàn)在是44頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2144

(四)奧氏體的層錯(cuò)能奧氏體的層錯(cuò)能愈低，愈難形成相變孿晶，愈趨向于形成位錯(cuò)板條馬氏體。

(三)奧氏體與馬氏體的強(qiáng)度馬氏體形態(tài)與MS點(diǎn)處的奧氏體的屈服強(qiáng)度有關(guān)。屈服強(qiáng)度小于196MPa時(shí)，形成慣習(xí)面為{111}γ的位錯(cuò)板條馬氏體或慣習(xí)面為{225}γ的透鏡片狀馬氏體；屈服強(qiáng)度大于196MPa時(shí)，形成慣習(xí)面為{259}γ的透鏡片狀馬氏體；

最主要的兩個(gè)因素：奧氏體中碳含量和馬氏體形成溫度?，F(xiàn)在是45頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2145

1、主要介紹馬氏體的兩種基本形態(tài)：板條馬氏體和片狀馬氏體。還有蝶型馬氏體、薄板馬氏體、薄片馬氏體’等。比較板條馬氏體和片狀馬氏體的形成鋼和合金、形成溫度、組織特征、亞結(jié)構(gòu)、形成過程、與奧氏體的晶體學(xué)關(guān)系、殘余奧氏體含量與分布。

2、影響馬氏體形態(tài)及其內(nèi)部亞結(jié)構(gòu)的因素：化學(xué)成分、馬氏體的形成溫度、奧氏體的層錯(cuò)能、奧氏體與馬氏體的強(qiáng)度。本節(jié)小結(jié)

現(xiàn)在是46頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21466.3馬氏體相變的主要特點(diǎn)現(xiàn)在是47頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2147馬氏體轉(zhuǎn)變?cè)跇O低溫度下進(jìn)行的一種轉(zhuǎn)變，具有下列五個(gè)特征(鏈接)：馬氏體轉(zhuǎn)變的非恒溫性與不完全性馬氏體轉(zhuǎn)變的無擴(kuò)散性馬氏體轉(zhuǎn)變的切變共格性和表面浮凸現(xiàn)象馬氏體轉(zhuǎn)變具有一定的位向關(guān)系和慣習(xí)面馬氏體轉(zhuǎn)變的可逆性

現(xiàn)在是48頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21486.3.1馬氏體轉(zhuǎn)變的非恒溫性和不完全性

主要是馬氏體轉(zhuǎn)變①無孕育期；②在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行；③不完全性，即有殘余奧氏體。奧氏體以大于某一臨界速度V的速度冷卻到某一溫度，不需孕育，轉(zhuǎn)變立即發(fā)生，并且以極大速度進(jìn)行，但很快停止。這一溫度稱為馬氏體轉(zhuǎn)變開始溫度，用Ms代表。馬氏體轉(zhuǎn)變不能終了。為使轉(zhuǎn)變繼續(xù)進(jìn)行，必須繼續(xù)降低溫度，所以馬氏體轉(zhuǎn)變是在不斷降溫的條件下才能進(jìn)行。所以馬氏體轉(zhuǎn)變主要為降溫轉(zhuǎn)變，過冷奧氏體冷至Ms溫度才向馬氏體轉(zhuǎn)變的開始轉(zhuǎn)變。而冷至Mf馬氏體轉(zhuǎn)變的終止。Mf稱為馬氏體轉(zhuǎn)變的終止點(diǎn)(溫度)。把馬氏體的降溫轉(zhuǎn)變稱為馬氏體轉(zhuǎn)變的非恒溫性。馬氏體轉(zhuǎn)變量是在Ms～Mf溫度范圍內(nèi)，通過不斷降溫來增加的，即馬氏體轉(zhuǎn)變量是溫度的函數(shù)，與等溫時(shí)間無關(guān)。現(xiàn)在是49頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2149

馬氏體轉(zhuǎn)變主要表現(xiàn):

①馬氏體轉(zhuǎn)變無孕育期。馬氏體轉(zhuǎn)變量是通過不斷降溫來增加的，即馬氏體轉(zhuǎn)變量是溫度的函數(shù)，與等溫時(shí)間無關(guān)。把馬氏體的降溫轉(zhuǎn)變稱為馬氏體轉(zhuǎn)變的非恒溫性。現(xiàn)在是50頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2150

②在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，有轉(zhuǎn)變開始溫度和轉(zhuǎn)變的終止溫度；奧氏體以大于某一臨界速度V的速度冷卻到某一溫度，不需孕育，轉(zhuǎn)變立即發(fā)生，并且以極大速度進(jìn)行，但很快停止。這一溫度稱為馬氏體轉(zhuǎn)變開始溫度，用Ms代表。

為使轉(zhuǎn)變繼續(xù)進(jìn)行，必須繼續(xù)降低溫度，所以馬氏體轉(zhuǎn)變是在不斷降溫的條件下才能進(jìn)行。所以馬氏體轉(zhuǎn)變主要為降溫轉(zhuǎn)變，過冷奧氏體冷至Ms溫度才向馬氏體轉(zhuǎn)變的開始轉(zhuǎn)變。而冷至Mf馬氏體轉(zhuǎn)變的終止。Mf稱為馬氏體轉(zhuǎn)變的終止點(diǎn)。把馬氏體的降溫轉(zhuǎn)變稱為馬氏體轉(zhuǎn)變的非恒溫性。馬氏體轉(zhuǎn)變范圍在Ms～Mf之間?，F(xiàn)在是51頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2151

③馬氏體轉(zhuǎn)變不完全性，即有殘余奧氏體。由于多數(shù)鋼的Mf在室溫以下，因此鋼快冷到室溫時(shí)或即使冷卻到Mf點(diǎn)，仍有部分未轉(zhuǎn)變的奧氏體殘留下來，稱之為殘余奧氏體，記為Ar、rA、’或AR。有殘余奧氏體存在的現(xiàn)象，稱為馬氏體轉(zhuǎn)變不完全性。要使殘余奧氏體繼續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，可采用冷處理。④有些Ms在0℃以下的合金，可能爆發(fā)形成馬氏體，有些可能等溫形成馬氏體，但不能完全轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。

現(xiàn)在是52頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21526.3.2馬氏體轉(zhuǎn)變的無擴(kuò)散性1.馬氏體轉(zhuǎn)變的無擴(kuò)散性實(shí)驗(yàn)測(cè)定出母相與新相成分一致。且馬氏體形成速度極快，一片馬氏體在5×10-55×10-7秒內(nèi)生成。即使在-20196℃以下也是同樣快速，而碳原子在-60℃以上才能進(jìn)行有效擴(kuò)散，此溫度遠(yuǎn)高于相變溫度的下限-196℃，故轉(zhuǎn)變時(shí)不會(huì)有擴(kuò)散發(fā)生。馬氏體轉(zhuǎn)變前后碳濃度不變，即馬氏體中的碳濃度與原奧氏體中的碳濃度完全相同。且碳原子在馬氏體和奧氏體中的相對(duì)于鐵原子保持不變的間隙位置，把這一特征稱為馬氏體轉(zhuǎn)變的無擴(kuò)散性?，F(xiàn)在是53頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21532.馬氏體轉(zhuǎn)變無擴(kuò)散性證據(jù):a.馬氏體轉(zhuǎn)變前后碳濃度不變。b.馬氏體轉(zhuǎn)變過程中晶核長(zhǎng)大為協(xié)同型長(zhǎng)大；即晶格改組(由fcc到體心正方晶格)是通過切變方式完成的。c.馬氏體轉(zhuǎn)變?cè)跇O低溫度下進(jìn)行，轉(zhuǎn)變速度極快。d.馬氏體降溫形成，且有殘余奧氏體?，F(xiàn)在是54頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2154近年來，通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果對(duì)上述觀點(diǎn)提出了疑問：a)Thomas發(fā)現(xiàn)在含碳0.27%的碳鋼中，條間奧氏體內(nèi)含碳量達(dá)0.4%1.04%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋼的平均含碳量，說明碳原子有可能從馬氏體擴(kuò)散到奧氏體。與多數(shù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的結(jié)果不同。b)上海交大徐祖耀計(jì)算出馬氏體內(nèi)碳原子擴(kuò)散需時(shí)間為7.3×10-310-7s，而條狀馬氏體形成時(shí)間為10-3-10-6s，比較兩者時(shí)間，說明擴(kuò)散跟得上馬氏體轉(zhuǎn)變的速度，即轉(zhuǎn)變時(shí)可能有擴(kuò)散發(fā)生。雖然這二個(gè)結(jié)果不足以推翻過去的馬氏體相變無擴(kuò)散的結(jié)論，但至少表明尚存有不同的觀點(diǎn)。

現(xiàn)在是55頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2155高碳馬氏體的表面浮凸（Fe-Ni-Co合金中的片狀馬氏體光學(xué)照片）6.3.3馬氏體轉(zhuǎn)變的切變共格性和表面浮凸現(xiàn)象現(xiàn)在是56頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2156

(1)馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)產(chǎn)生表面浮凸(鏈接)。

(2)馬氏體形成有慣習(xí)面，馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)馬氏體與奧氏體之間保持共格關(guān)系。預(yù)先在磨光表面上劃一直線劃痕，相變后直線變?yōu)檎劬€，直線在新相、母相的界面不折斷，在新相晶內(nèi)不彎曲。表明馬氏體相變就像形變中的切變一樣。切變使得發(fā)生宏觀形變。在馬氏體相變時(shí)，相界面宏觀上不轉(zhuǎn)動(dòng)，也不變形，所以該相界面為不變平面。當(dāng)相界面為不變平面時(shí)，界面上原子既屬于新相，又屬于母相，這種界面為共格界面?，F(xiàn)在是57頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2157馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)產(chǎn)生表面浮凸示意圖預(yù)先磨光表面的試樣，在馬氏體相變后表面產(chǎn)生突起，這種現(xiàn)象稱之為表面浮凸現(xiàn)象?，F(xiàn)在是58頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21586.3.4馬氏體轉(zhuǎn)變具有一定的位向關(guān)系和慣習(xí)面馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)馬氏體與奧氏體存在著嚴(yán)格的晶體學(xué)關(guān)系：位向關(guān)系和慣習(xí)面

奧氏體與馬氏體保持的晶體學(xué)位向關(guān)系有：K—S關(guān)系、西山(N)關(guān)系、G—T關(guān)系、K—V—N關(guān)系。慣習(xí)面隨奧氏體中含碳量及馬氏體形成溫度而變化。●當(dāng)WC<0.6%時(shí)，慣習(xí)面為{111}γ；●當(dāng)WC=0.6%1.4%時(shí)，慣習(xí)面為{225}γ；

●當(dāng)WC=1.4%2.0%時(shí)，慣習(xí)面為{259}γ。隨著馬氏體形成溫度下降，慣習(xí)面有向高指數(shù)變化的趨勢(shì)。對(duì)于碳量較高的鋼，先形成的馬氏體的慣習(xí)面為{225}γ，后形成的M的慣習(xí)面為{259}γ?，F(xiàn)在是59頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21596.3.5馬氏體轉(zhuǎn)變的可逆性

在某些合金中奧氏體冷卻時(shí)γ→M，開始點(diǎn)Ms，終了點(diǎn)Mf；而重新加熱時(shí)馬氏體又能無擴(kuò)散的逆向轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，開始點(diǎn)為As，終了點(diǎn)Af，這種特點(diǎn)稱為馬氏體轉(zhuǎn)變的可逆性。M→γ的逆轉(zhuǎn)變也是在一定的溫度范圍內(nèi)(As—Af)進(jìn)行。形狀記憶合金的熱彈性馬氏體就是利用這個(gè)特點(diǎn)?，F(xiàn)在是60頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2160馬氏體轉(zhuǎn)變特點(diǎn)小結(jié)

綜上，馬氏體轉(zhuǎn)變具有很多不同于珠光體的特點(diǎn)，其中馬氏體相變區(qū)別于其他相變最主要的，也是最基本的只有兩個(gè)：相變的切變共格性（相變以共格切變的方式進(jìn)行）和相變的無擴(kuò)散性。其他的特點(diǎn)均可由這兩個(gè)基本特點(diǎn)派生出來。

有時(shí)，在其它類型相變中也會(huì)看到個(gè)別特點(diǎn)與馬氏體相變特點(diǎn)相類似，比如在貝氏體轉(zhuǎn)變中也會(huì)觀察到表面浮凸現(xiàn)象，但并不能說明它們也是馬氏體相變?，F(xiàn)在是61頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21616.4馬氏體相變的熱力學(xué)現(xiàn)在是62頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2162一.馬氏體轉(zhuǎn)變的熱力學(xué)條件(鏈接)

馬氏體和奧氏體的自由能均隨溫度上升而下降，到T0溫度時(shí)二者相等。與加熱轉(zhuǎn)變和珠光體轉(zhuǎn)變不同，當(dāng)奧氏體被過冷到略低于T0時(shí)，馬氏體轉(zhuǎn)變并不發(fā)生,必須過冷到T0以下某一溫度MS時(shí)，才會(huì)發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，到Mf點(diǎn)結(jié)束轉(zhuǎn)變。理論上相變熱力學(xué)條件：△GV=GM－Gγ＜0，γ→M

，需要過冷度但很大，必須降低到Ms點(diǎn)以下。6.4.1馬氏體轉(zhuǎn)變熱力學(xué)現(xiàn)在是63頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2163

二.馬氏體轉(zhuǎn)變的驅(qū)動(dòng)力當(dāng)奧氏體具有一般大小的晶粒度，完全奧氏體化后，奧氏體向馬氏體相變的驅(qū)動(dòng)力為：△Gγ→M=－(ΔGV＋ΔGD)其中，△Gγ→M－馬氏體的形成化學(xué)驅(qū)動(dòng)力(MS點(diǎn)處的ΔGV＋ΔGD)；

△GV為馬氏體相變時(shí)馬氏體和奧氏體的自由能差，△GV=GM－Gγ；ΔGD為奧氏體晶體缺陷消失所提供的能量作為驅(qū)動(dòng)力，但因缺陷形成一定的組態(tài)而提高母相的強(qiáng)度而增大相變的阻力，即存在兩種相反的效應(yīng)。現(xiàn)在是64頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2164

三.馬氏體轉(zhuǎn)變的阻力及Ms點(diǎn)很低的原因奧氏體向馬氏體相變的自由能的變化為：

ΔG=－(ΔGV＋ΔGD)+△GS＋△GE+ΣГ<0式中△GS—形成新相馬氏體，產(chǎn)生新界面，增加了表面能，△GS=Sγ；△GE—馬氏體與奧氏體維持共格界面、比容增大引起彈性應(yīng)變能；ΣГ為馬氏體相變時(shí)產(chǎn)生宏觀均勻切變做功、產(chǎn)生宏觀不均勻切變形成高密度的位錯(cuò)時(shí)造成的位錯(cuò)儲(chǔ)存能、孿晶界面能(孿晶儲(chǔ)存能量)、層錯(cuò)能及磁場(chǎng)能，馬氏體形成時(shí)鄰近原子發(fā)生協(xié)作變形而作功等其它能量之和。后三項(xiàng)(△GS＋△GE＋△GP)阻力很大。只有當(dāng)ΔG≤0時(shí)，即化學(xué)驅(qū)動(dòng)力△Gγ→M(前二項(xiàng)之和)大于等于阻力(后三項(xiàng)之和)時(shí)，馬氏體相變才能夠發(fā)生。現(xiàn)在是65頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2165

四.MS的物理意義T0—奧氏體自由能與馬氏體自由能相等的溫度；MS—馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度(馬氏體轉(zhuǎn)變開始點(diǎn))；表示過冷奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的開始溫度。MS的物理意義是奧氏體與馬氏體兩相的自由能差達(dá)到相變所需的最小驅(qū)動(dòng)力時(shí)的溫度，即馬氏體轉(zhuǎn)變得以進(jìn)行所需的最小過冷度。Mf—馬氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變的最低溫度點(diǎn)(馬氏體轉(zhuǎn)變終止點(diǎn))。

Fe-C合金馬氏體轉(zhuǎn)變與含碳量的關(guān)系：T0、MS和Mf與碳含量的關(guān)系。Wc↑，T0↓、Ms↓、Mf↓；但下降不一致。MsMf現(xiàn)在是66頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2166五.馬氏體的形成條件

(1)快冷V>Vc(Vc為臨界淬火冷卻速度)

避免奧氏體向P、B轉(zhuǎn)變。

(2)深冷T<MS

提供足夠的驅(qū)動(dòng)力?，F(xiàn)在是67頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2167六.形變誘發(fā)馬氏體形變誘發(fā)馬氏體是指在T0與Ms之間，由于奧氏體受到塑性變形而形成的馬氏體。在T0到MS之間，馬氏體相變不會(huì)自動(dòng)發(fā)生，但如引入塑性變形，使塑變的機(jī)械驅(qū)動(dòng)力疊加相變的化學(xué)驅(qū)動(dòng)力(馬氏體與奧氏體二相自由能差)，并達(dá)到馬氏體相變所需的最小驅(qū)動(dòng)力ΔGγ→M

時(shí)，馬氏體相變也會(huì)發(fā)生。此時(shí)形成的馬氏體稱為形變誘發(fā)馬氏體。此時(shí)的溫度稱為形變誘發(fā)馬氏體溫度點(diǎn)(形變馬氏體點(diǎn))，記為Md。Md不能大于T0。形變馬氏體的形態(tài)與前述的馬氏體相同。形變馬氏體點(diǎn)Md的意義是塑性變形促使馬氏體形成的最高溫度。馬氏體量與形變溫度有關(guān)，溫度越高，形變能誘發(fā)的馬氏體量越少。高于某一溫度，形變不再能誘發(fā)馬氏體。現(xiàn)在是68頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2168發(fā)生形變誘發(fā)馬氏體的原因是由于塑性變形提供了機(jī)械驅(qū)動(dòng)力(鏈接)，使馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)升高的緣故。塑性變形相當(dāng)于提高了系統(tǒng)自由能，由塑性變形提供的機(jī)械驅(qū)動(dòng)力補(bǔ)充了化學(xué)驅(qū)動(dòng)力的不足，使兩者之和達(dá)到發(fā)生馬氏體相變所需的驅(qū)動(dòng)力G‘。形變誘發(fā)馬氏體轉(zhuǎn)變可以進(jìn)一步提高塑性，稱為馬氏體誘發(fā)塑性。其原因是由于應(yīng)變誘發(fā)馬氏體的產(chǎn)生，提高了加工硬化率，使已發(fā)生塑性變形的區(qū)域難于繼續(xù)發(fā)生形變，阻抑了頸縮，即提高了均勻形變的塑性；由于塑性形變而引起的應(yīng)力集中處產(chǎn)生了應(yīng)變誘發(fā)馬氏體，而馬氏體比容比母相大，使該處的應(yīng)力集中得到松馳，從而有利于防止微裂紋的形成和擴(kuò)展，表現(xiàn)為使塑性增強(qiáng)?，F(xiàn)在是69頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21696.4.2影響鋼的MS因素影響Ms點(diǎn)的因素如下幾個(gè)方面：奧氏體的成分加熱溫度和保溫時(shí)間冷卻速度應(yīng)力塑性變形存在先馬氏體組織現(xiàn)在是70頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2170一.奧氏體的化學(xué)成分

1.碳含量(鏈接)Wc↑，Ms↓、Mf↓；Ms和Mf下降不一致。Wc<0.6%，Mf比Ms下降得快。Wc↑，Wc<0.2%，Ms顯著下降；Wc>0.2%，Ms直線下降。Wc<0.6%，Mf顯著下降；Wc>0.6%，Mf下降緩慢，Mf<0℃(低于室溫)。原因：碳含量升高，使奧氏體的強(qiáng)度↑，相變阻力↑，切變困難，MS↓。Fe-C合金馬氏體轉(zhuǎn)變與含碳量的關(guān)系現(xiàn)在是71頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2171

2.合金元素右圖為合金元素對(duì)Ms影響。除Co、Al以外，大多數(shù)合金元素總是Ms、Mf下降?，F(xiàn)在是72頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2172二.加熱溫度和保溫時(shí)間加熱溫度和保溫時(shí)間的影響是兩方面的1.提高奧氏體化加熱溫度和保溫時(shí)間，奧氏體晶粒長(zhǎng)大，缺陷減少，降低了切變強(qiáng)度，馬氏體形成的阻力減小，Ms升高。2.提高奧氏體化加熱溫度和保溫時(shí)間，有利于碳和合金元素溶入奧氏體中，奧氏體均勻化。Ms下降。若排除化學(xué)成分的影響，提高奧氏體化加熱溫度和保溫時(shí)間，使MS升高。

現(xiàn)在是73頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2173三.淬火冷卻速度淬火冷卻速度低時(shí)，Ms點(diǎn)恒定值；淬火冷卻速度高時(shí)，Ms點(diǎn)為另一個(gè)恒定值；在中間冷卻速度時(shí)Ms隨冷卻速度的增大而升高?，F(xiàn)在是74頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2174

四.應(yīng)力在奧氏體狀態(tài)下施加拉應(yīng)力或單向壓應(yīng)力會(huì)促進(jìn)馬氏體形成，Ms升高。在奧氏體狀態(tài)下施加多向壓應(yīng)力會(huì)阻礙馬氏體形成，Ms下降。

應(yīng)力單向拉伸單向壓縮三向壓縮合金成分Fe-0.5C-20NiFe-0.5C-20NiFe-30Ni每7MPa應(yīng)力下Ms點(diǎn)的變化+1.0℃(實(shí)驗(yàn)值)+1.07℃(計(jì)算值)+0.65℃(實(shí)驗(yàn)值)+0.72℃(計(jì)算值)-0.57℃(實(shí)驗(yàn)值)-0.38℃(計(jì)算值)應(yīng)力對(duì)合金Ms點(diǎn)的影響

現(xiàn)在是75頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2175五.塑性變形

(1)若在Ms－Md以上某一溫度范圍內(nèi)經(jīng)塑性變形會(huì)促進(jìn)奧氏體在該溫度下向馬氏體轉(zhuǎn)變，使Ms升高，產(chǎn)生應(yīng)變誘發(fā)馬氏體。形變馬氏體的形態(tài)與前述的馬氏體相同。但變形對(duì)馬氏體的轉(zhuǎn)變量起到抑制作用。

(2)若在Ms－Mf溫度范圍內(nèi)的某一溫度進(jìn)行塑性變形也會(huì)促進(jìn)奧氏體在該溫度下向馬氏體轉(zhuǎn)變。

(3)若在Md以上某一溫度范圍內(nèi)經(jīng)塑性變形只會(huì)使奧氏體產(chǎn)生塑性變形，不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變誘發(fā)馬氏體，但會(huì)使以后馬氏體的轉(zhuǎn)變量減少?，F(xiàn)在是76頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2176六.磁場(chǎng)的影響淬火冷卻時(shí)，外加磁場(chǎng)將誘發(fā)馬氏體相變，使Ms點(diǎn)升高，但不改變Ms點(diǎn)以下的馬氏體相變行為。七.存在先M組織馬氏體轉(zhuǎn)變之前存在珠光體，Ms點(diǎn)升高。奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w時(shí)，滲碳體為領(lǐng)先相，珠光體優(yōu)先在富碳的奧氏體區(qū)形成。馬氏體轉(zhuǎn)變之前存在貝氏體，Ms點(diǎn)下降。奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w時(shí)，鐵素體為領(lǐng)先相，貝氏體優(yōu)先在貧碳的奧氏體區(qū)形成?，F(xiàn)在是77頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21776.3.3馬氏體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)馬氏體轉(zhuǎn)變的動(dòng)力學(xué)主要有以下幾種方式：變溫馬氏體轉(zhuǎn)變等溫馬氏體轉(zhuǎn)變爆發(fā)式馬氏體轉(zhuǎn)變表面馬氏體轉(zhuǎn)變

現(xiàn)在是78頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2178一.變溫馬氏體轉(zhuǎn)變(變溫瞬時(shí)形核，瞬時(shí)長(zhǎng)大)出現(xiàn)于碳鋼及低合金鋼中、為變溫轉(zhuǎn)變。過冷奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變是在連續(xù)冷卻過程中進(jìn)行。馬氏體轉(zhuǎn)變量是在Ms－Mf溫度范圍內(nèi)，通過不斷降溫來增加的，即馬氏體轉(zhuǎn)變量是溫度的函數(shù)。

特點(diǎn)：變溫瞬時(shí)形核，快速(瞬時(shí))長(zhǎng)大?，F(xiàn)在是79頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2179

過程：

(1)變溫瞬時(shí)形核：當(dāng)奧氏體過冷MS點(diǎn)以下時(shí)開始以極快的速度形核，必須繼續(xù)降溫，才能繼續(xù)形核，切變形核的速度極快，形核無孕育期；

(2)瞬時(shí)長(zhǎng)大：長(zhǎng)大速度極快，在10-4～10-7s內(nèi)長(zhǎng)成一個(gè)單晶，表明長(zhǎng)大所需的激活能極小。

(3)轉(zhuǎn)變速度依賴于形核率，與長(zhǎng)大速度無關(guān)，新核長(zhǎng)大到一定尺寸就停止長(zhǎng)大。馬氏體轉(zhuǎn)變的繼續(xù)進(jìn)行必須繼續(xù)降溫，而不是靠已有馬氏體晶體的進(jìn)一步長(zhǎng)大。Cohen歸納出馬氏體轉(zhuǎn)變的體積分?jǐn)?shù)f與冷卻到的溫度tq之間關(guān)系為：f=1-6.956×10-15[455-(MS-tq)]5.32f=1-exp[-1.10×10-2△T]可見，tq越低，馬氏體轉(zhuǎn)變體積分?jǐn)?shù)f越大。當(dāng)tq與MS差值達(dá)455時(shí)，轉(zhuǎn)變馬氏體的體積分?jǐn)?shù)可達(dá)1?，F(xiàn)在是80頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2180二.等溫馬氏體轉(zhuǎn)變(等溫形核、瞬時(shí)長(zhǎng)大)出現(xiàn)于Fe-26%Ni-19%Mn，F(xiàn)e-26%Ni-3%Cr，高碳高錳鋼中，為等溫轉(zhuǎn)變。過冷奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變可以用類似C曲線T-τ等溫圖來描述。

特點(diǎn)：等溫形核、瞬時(shí)長(zhǎng)大。有孕育期，C曲線，但等溫轉(zhuǎn)變不完全。

右圖為Fe-23.7%Ni-3.62%Mn合金中馬氏體等溫轉(zhuǎn)變的曲線?，F(xiàn)在是81頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2181

過程：

(1)等溫形成馬氏體核；形核有孕育期，形核率隨過冷度增加先增后減。

(2)長(zhǎng)大速度極快，到一定尺寸后即停止。大小與上一類馬氏體相同。

(3)轉(zhuǎn)變速度隨時(shí)間增加，先增后減。

(4)等溫馬氏體轉(zhuǎn)變不能徹底轉(zhuǎn)變，只是部分轉(zhuǎn)變。

(5)變溫轉(zhuǎn)變中也有少量等溫轉(zhuǎn)變--通過等溫形成新核；原有的變溫馬氏體等溫過程中也會(huì)長(zhǎng)大。

現(xiàn)在是82頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2182三.

爆發(fā)式馬氏體轉(zhuǎn)變(自觸發(fā)形核)出現(xiàn)于Fe-28%Ni，F(xiàn)e-26%Ni-0.48%C中為爆發(fā)式馬氏體轉(zhuǎn)變。過冷奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變是在零下某一溫度突然發(fā)生并在一次爆發(fā)中形成一定說量的馬氏體，伴有響聲并放出大量潛熱，引起式樣溫度升高。

特點(diǎn)：自觸發(fā)形核，爆發(fā)式長(zhǎng)大。馬氏體呈Z字形排列，伴有響聲并放出大量潛熱。Fe-30Ni-0.31C現(xiàn)在是83頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2183

過程：

(1)當(dāng)MS<0℃時(shí)，在MS以下溫度形成{259}γ片狀馬氏體，并由于馬氏體轉(zhuǎn)變體積膨脹形成的高壓激發(fā)附近的{259}γ面上形成大量的馬氏體，這種現(xiàn)象稱為爆發(fā)式轉(zhuǎn)變。

(2)發(fā)生爆發(fā)式轉(zhuǎn)變的溫度稱為MB。(3)爆發(fā)式轉(zhuǎn)變特點(diǎn)：馬氏體呈Z字形排列。

(4)爆發(fā)式轉(zhuǎn)變不能進(jìn)行到底。使轉(zhuǎn)變繼續(xù)進(jìn)行，必須繼續(xù)降溫。

現(xiàn)在是84頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2184爆發(fā)式形成的馬氏體(a)19.1Ni-0.52C(b)23.7Ni-0.51C(c)25.7Ni-0.48C(d)27.2Ni-0.48C

現(xiàn)在是85頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2185熱彈性馬氏體：在一些合金中的馬氏體形成時(shí)，其產(chǎn)生的形狀變化始終依靠相鄰母相的彈性變形來協(xié)調(diào)，保持著界面的共格性。這樣，馬氏體片可隨溫度降低而長(zhǎng)大，隨溫度升高而縮小，亦即溫度的升降可引起馬氏體片的消長(zhǎng)。具有這種特性的馬氏體稱為熱彈性馬氏體。形成熱彈性馬氏體的條件：①馬氏體與母相的界面共格關(guān)系未被破壞；②母相應(yīng)具有有序點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，呈有序化狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變的完全可逆性；③母相具有高的彈性極限。四、熱彈性馬氏體現(xiàn)在是86頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2186熱彈性馬氏體相變的判據(jù)：(1)臨界相變驅(qū)動(dòng)力小，熱滯??；(2)相界能作往復(fù)(正、逆)運(yùn)動(dòng)；(3)形狀應(yīng)變?yōu)閺椥詤f(xié)作，馬氏體內(nèi)的彈性儲(chǔ)存能對(duì)逆相變驅(qū)動(dòng)力作出貢獻(xiàn)。熱彈性馬氏體合金性能的特點(diǎn)：超彈性(偽彈性)和具有形狀記憶效應(yīng)。若在Ms-Md溫度范圍內(nèi)對(duì)其施加應(yīng)力，可誘發(fā)馬氏體轉(zhuǎn)變，并隨應(yīng)力的減增可引起馬氏體片的消長(zhǎng)。

現(xiàn)在是87頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2187五.

表面馬氏體轉(zhuǎn)變?cè)谏愿哂贛s點(diǎn)溫度等溫，會(huì)在試樣表面形成馬氏體，而內(nèi)部仍為奧氏體。其組織形態(tài)、形成速率、晶體學(xué)特征都和Ms點(diǎn)以下試樣內(nèi)部形成的馬氏體不同，這種只產(chǎn)生于試樣表層的馬氏體稱為表面馬氏體?，F(xiàn)在是88頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21886.4.4馬氏體轉(zhuǎn)變的形核理論（了解）1.經(jīng)典形核理論（熱核說）形核功來源于熱起伏，長(zhǎng)大靠原子一個(gè)一個(gè)的從母相轉(zhuǎn)入新相來實(shí)現(xiàn)。2.非均勻形核理論（缺陷形核說）馬氏體核胚有利于在母相的某些特定的有利的位置(如：位錯(cuò)、層錯(cuò)、晶界、亞晶界等晶體缺陷)上優(yōu)先生成。是不均勻形核。現(xiàn)在是89頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21893.核胚凍結(jié)理論馬氏體的核胚是由在奧氏體中預(yù)先存在的具有馬氏體結(jié)構(gòu)的微區(qū)從高溫被凍結(jié)下來而成為核胚。

4.自促發(fā)形核說當(dāng)進(jìn)行馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，若母相中已存在馬氏體組織，能促進(jìn)未轉(zhuǎn)變的母相形核?，F(xiàn)在是90頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2190

(一)貝茵(Bain)模型由Bain于1924年提出。此模型雖不是切變模型，但用其便于說明點(diǎn)陣的改組和表象理論的計(jì)算。Bain提出的轉(zhuǎn)變機(jī)制可參見圖6-45?？蓪⒚嫘牧⒎娇礊轶w心正方晶體結(jié)構(gòu)，若將Z'軸壓縮18%，X'軸、Y'軸伸長(zhǎng)12%，變形后的c/a=1.035，這說明了點(diǎn)陣的改組。6.4.5馬氏體轉(zhuǎn)變的切變機(jī)制（了解）但這一模型不涉及切變，所以無法解釋相變時(shí)出現(xiàn)的表面浮突，又因?yàn)檫@一模型中不存在不變平面，也就沒有慣習(xí)面。從而無法說明馬氏體中所出現(xiàn)的亞結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)在是91頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2191

(二)K－S切變模型是二次切變模型、三個(gè)步驟模型。轉(zhuǎn)變時(shí)有下列位向關(guān)系：{011}M//{111}γ，<111>M//<101>γ實(shí)驗(yàn)?zāi)芪呛稀Ｇ凶冞^程：

(1)在(111)γ面上，沿[-211]γ方向產(chǎn)生第一次切變，切變角為15°15'，完成的切變量為：0.57?

(2)在(131)γ面上，沿[-101]γ方向產(chǎn)生第二次切變，切變角為10°32'，使60度頂角變?yōu)?9°。

(3)適當(dāng)調(diào)整參數(shù)。得到正方度為1.06的氏體。在無碳的情況下，第一次切變的切變角19°28'，第二次切變使60°頂角變?yōu)?0°32'，之后調(diào)整參數(shù)。不完善處：不能完滿解釋慣習(xí)面及表面浮突現(xiàn)象?，F(xiàn)在是92頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2192K－S切變模型示意圖K－S模型平面投影圖

現(xiàn)在是93頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2193(三)G－T模型(二次切變、三個(gè)步驟模型)

1.第一次切變是沿慣習(xí)面的均勻切變；在接近{259}晶面上發(fā)生第一次切變，產(chǎn)生整體宏觀變形，使表面浮凸發(fā)生均勻切變。2.第二次切變是不均勻切變；在(112)'晶面的[111]'方向發(fā)生12o~13o的第二次切變，使之變?yōu)轳R氏體的體心正方點(diǎn)陣，宏觀不均勻切變，即它只是在微觀的有限范圍內(nèi)保持均勻切變，以完成點(diǎn)陣改建，而在宏觀上則形成沿平行晶面的滑移或?qū)\生。3.適當(dāng)調(diào)整參數(shù)，使晶面間距符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果。G－T模型切變過程示意圖(a)切變前(b)均勻切變（宏觀切變）(c)滑移切變(d)孿生切變現(xiàn)在是94頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2194G-T模型立體示意圖a)二次切變?yōu)榛芺)二次切變?yōu)閷\生現(xiàn)在是95頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2195

6.4.6馬氏體晶核長(zhǎng)大

馬氏體形核和晶核長(zhǎng)大速度很大。馬氏體晶核長(zhǎng)大是通過切變逐漸長(zhǎng)大的。長(zhǎng)大方式為協(xié)同型長(zhǎng)大。隨馬氏體長(zhǎng)大，奧氏體的切應(yīng)變愈來愈大，當(dāng)超過奧氏體的s時(shí)，發(fā)生塑性變形而使界面的共格破壞，這樣奧氏體原子不可能再通過協(xié)同式短距離位移轉(zhuǎn)移到馬氏體，而必須通過原子較長(zhǎng)距離的擴(kuò)散才能使長(zhǎng)大繼續(xù)進(jìn)行，這樣的轉(zhuǎn)移實(shí)際上難以進(jìn)行，使馬氏體停止長(zhǎng)大?，F(xiàn)在是96頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2196

馬氏體長(zhǎng)大的核心問題：1)界面的運(yùn)動(dòng)，它受以下因素的影響：①驅(qū)動(dòng)力的控制，②材料本身的組元，如含間隙原子碳，組成碳?xì)鈭F(tuán)形成拖曳效應(yīng)（即減慢界面運(yùn)動(dòng)）；③界面運(yùn)動(dòng)阻力－界面摩擦，④晶體內(nèi)其他缺陷，以及其他障礙（夾雜物和晶界等）交互作用。2)基體對(duì)馬氏體形狀改變的協(xié)作。當(dāng)基體主要以彈性形變進(jìn)行協(xié)作時(shí)，馬氏體以非熱彈性方式長(zhǎng)大，其極端的情況為：馬氏體瞬間長(zhǎng)大至給定形狀，長(zhǎng)大的不同機(jī)制不但決定長(zhǎng)大的速率，也決定馬氏體的形態(tài)。

現(xiàn)在是97頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/2197本節(jié)小結(jié)

1、馬氏體轉(zhuǎn)變的熱力學(xué)條件：必須降低到Ms點(diǎn)以下。

2、馬氏體轉(zhuǎn)變的驅(qū)動(dòng)力和阻力。

3、MS的物理意義和Ms點(diǎn)很低的原因。

4、馬氏體的形成條件：深冷和快冷。

5、形變誘發(fā)馬氏體。

6、影響馬氏體形成的因素（影響鋼的MS因素）。

7、馬氏體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)：變溫轉(zhuǎn)變、等溫轉(zhuǎn)變、爆發(fā)式轉(zhuǎn)變、表面轉(zhuǎn)變。

8、馬氏體轉(zhuǎn)變的形核理論。

9、馬氏體轉(zhuǎn)變的機(jī)制：切變機(jī)制。

10、馬氏體晶核長(zhǎng)大。

現(xiàn)在是98頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21986.5馬氏體的性能及影響因素現(xiàn)在是99頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21994.8.1馬氏體的硬度和強(qiáng)度

一.馬氏體的高硬度和高強(qiáng)度1.鋼中馬氏體力學(xué)性能的顯著特點(diǎn)是具有高硬度和高強(qiáng)度。2.馬氏體的硬度主要取決于馬氏體的含碳量。通常情況下，馬氏體的硬度隨含碳量的增加而升高。但當(dāng)碳含量超過0.6%時(shí)，硬度增長(zhǎng)趨勢(shì)下降。3.淬火鋼的硬度取決于馬氏體和殘余奧氏體的相對(duì)含量。只有當(dāng)殘余奧氏體量很少時(shí)，鋼的硬度與馬氏體的硬度才趨于一致。這是必須注意的。4.馬氏體的屈服強(qiáng)度隨含碳量的增加而升高。

含碳量對(duì)馬氏體的強(qiáng)度與硬度的影響現(xiàn)在是100頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21100不同碳含量的鋼淬火后的硬度及碳含量與殘余奧氏體量的關(guān)系。

曲線1是完全淬火并進(jìn)行冷處理后馬氏體的硬度。奧氏體全部轉(zhuǎn)化為馬氏體，所得即為馬氏體硬度和碳含量關(guān)系。

曲線2是亞共析鋼高于AC3、過共析鋼高于AC1且低于ACCm的淬火的硬度。對(duì)于過共析鋼采用的是高于AC1的不完全淬火，所得馬氏體中碳含量即為該溫度下奧氏體的飽和碳濃度，溫度不變時(shí)均相同，故隨碳含量增高，硬度基本不變。

曲線3為完全淬火后所得的硬度。當(dāng)碳量低時(shí)，淬火后馬氏體的硬度隨碳量增加而升高；當(dāng)碳量高時(shí)，Mf已在0℃以下，淬火后得到馬氏體和奧氏體雙相組織。故隨碳量增高，奧氏體量增加，由于奧氏體硬度低，硬度反而下降?，F(xiàn)在是101頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/211011.相變強(qiáng)化

相變強(qiáng)化是指馬氏體相變時(shí)，在晶體內(nèi)造成晶格缺陷密度很高的亞結(jié)構(gòu)。如板條馬氏體中高密度的位錯(cuò)、片狀馬氏體中的孿晶或?qū)渝e(cuò)等，這些缺陷都將阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，使馬氏體得到強(qiáng)化。這些缺陷的增加，使馬氏體強(qiáng)度提高147～186MPa。

二.馬氏體高硬度(高強(qiáng)度)的本質(zhì)馬氏體具有高硬度、高強(qiáng)度的原因是多方面的，其中包括：固溶強(qiáng)化、相變強(qiáng)化、時(shí)效強(qiáng)化、晶界強(qiáng)化?，F(xiàn)在是102頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/211022.固溶強(qiáng)化

固溶強(qiáng)化是指碳對(duì)馬氏體的固溶強(qiáng)化。過飽和的間隙原子碳在α相晶格中造成晶格的正方畸變，形成一個(gè)很強(qiáng)的應(yīng)力場(chǎng)，該應(yīng)力場(chǎng)阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，從而提高馬氏體的強(qiáng)度和硬度。圖中曲線1。3.時(shí)效強(qiáng)化

時(shí)效強(qiáng)化是指馬氏體形成以后，在隨后的放置過程中，碳和其它合金元素的原子會(huì)向位錯(cuò)線等缺陷處擴(kuò)散而產(chǎn)生偏聚，使位錯(cuò)難以運(yùn)動(dòng)，從而造成馬氏體的強(qiáng)化。圖中曲線2?，F(xiàn)在是103頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21103含碳量對(duì)馬氏體顯微硬度的影響4.孿晶對(duì)馬氏體強(qiáng)度的貢獻(xiàn)當(dāng)碳含量小于0.3%時(shí)，由于位錯(cuò)強(qiáng)化，使強(qiáng)度與碳含量呈直線關(guān)系；當(dāng)碳含量大于0.3%時(shí)，出現(xiàn)孿晶，使硬度的增長(zhǎng)偏離直線，說明孿晶有一附加強(qiáng)化機(jī)制，使硬度的增長(zhǎng)偏離直線。碳含量相同時(shí)，孿晶馬氏體強(qiáng)度高于位錯(cuò)馬氏體。現(xiàn)在是104頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21104

5.奧氏體晶粒度

馬氏體的晶界強(qiáng)化是指通常情況下，原始奧氏體晶粒越細(xì)小，所得到的馬氏體板條束也越細(xì)小，而馬氏體板條束阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，使馬氏體得到強(qiáng)化。奧氏體晶粒愈小，馬氏體板條束越細(xì)，強(qiáng)度越高。

0.2=608+69dγ-1/2

或0.2=449+60dM-1/2dγ為奧氏體晶粒直徑(mm)

dM為馬氏體板條束直徑(mm)

0.2單位為MPa?，F(xiàn)在是105頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21105

6.5.2馬氏體的韌性和塑性馬氏體的韌性也主要取決于馬氏體的碳含量和亞結(jié)構(gòu)。在相同屈服強(qiáng)度下，位錯(cuò)(板條)馬氏體比孿晶(片狀)馬氏體具有較高的韌性(前者有較多滑移系便于開動(dòng)位錯(cuò))。當(dāng)碳含量小于0.4%時(shí)，馬氏體具有高韌性；當(dāng)碳含量大于0.4%時(shí)，馬氏體韌性很低?？傊瑺铖R氏體具有較高的強(qiáng)度，但脆性較大，其主要原因是片狀馬氏體中的亞結(jié)構(gòu)為孿晶，片狀馬氏體中含碳量高，晶格畸變大，同時(shí)馬氏體高速形成時(shí)互相撞擊使得片狀馬氏體中存在許多顯微裂紋。而板條馬氏體中的亞結(jié)構(gòu)為位錯(cuò)，具有很高的強(qiáng)度和良好的塑、韌性?，F(xiàn)在是106頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/211066.5.3馬氏體的相變誘發(fā)塑性具有高的延伸率和低的流變抗力。在相變的同時(shí)呈現(xiàn)的超塑性稱為相變超塑性?，F(xiàn)在是107頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21107

6.5.4馬氏體的物理性能鋼中馬氏體具有鐵磁性和高的矯頑力，其比容與奧氏體的比容相差很大。1.比容馬氏體比容最大2.磁性高的鐵磁性和矯頑力3.電阻馬氏體的電阻率比P大

現(xiàn)在是108頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/211086.5.5高碳馬氏體的顯微裂紋馬氏體片形成速度極快，互相撞擊或與奧氏體晶界相撞時(shí)可形成很大的應(yīng)力集中，加之高碳馬氏體本身很脆，故在撞擊時(shí)極易產(chǎn)生裂紋。這些裂紋雖很小，但可成為疲勞裂紋源而導(dǎo)致開裂。

以單位體積馬氏體內(nèi)出現(xiàn)顯微裂紋的面積SV(mm2/mm3)作為形成顯微裂紋的敏感度。現(xiàn)在是109頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21109(一)影響形成顯微裂紋因素

1.含碳量當(dāng)WC<1.4%時(shí)，隨碳量增加，SV

急劇增加，因而此時(shí)生成的是細(xì)而長(zhǎng)的橫貫奧氏體晶粒的{225}M，易受撞擊而斷裂。當(dāng)WC>1.4%時(shí)，隨碳量增加，SV

反而下降，因此時(shí)生成短而寬的{259}M，不易受撞擊斷裂。通常馬氏體中含碳量均低于1.4%，故為降低SV，應(yīng)盡可能降低含碳量?，F(xiàn)在是110頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/211102.奧氏體晶粒度奧氏體晶粒度越大，橫貫奧氏體的馬氏體越粗大，越易發(fā)生撞擊而斷裂，SV

越大。故為降低SV，高碳鋼中奧氏體化溫度不宜過高，以免溶入過多碳及使晶粒長(zhǎng)大。3.淬火冷卻溫度淬火冷卻溫度越低，奧氏體殘?jiān)缴?，馬氏體量越多，形成裂紋可能性越大，故對(duì)于高碳鋼，采取冷處理時(shí)，必須慎重。

4.馬氏體轉(zhuǎn)變量SV

隨馬氏體量增大而增大，但當(dāng)馬氏體量超過27%后，形成的馬氏體均細(xì)小，不致引起顯微裂紋，SV不再隨馬氏體量增大而增大。現(xiàn)在是111頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21111

(二)減少顯微裂紋的途徑1.降低高碳鋼的奧氏體化溫度，采用不完全淬火。2.淬火后立即回火使大部分顯微裂紋彌合。各種組織的裂紋敏感性：F→P→B-F→板條馬氏體→上B→粒狀B→島狀馬氏體/γ→針狀馬氏體，顯微裂紋的敏感性增加?，F(xiàn)在是112頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21112本節(jié)小結(jié)

1、馬氏體的高硬度和高強(qiáng)度及其原因。

2、馬氏體的韌性和塑性及原因。馬氏體的相變誘發(fā)塑性。3、馬氏體的物理性能。

4、高碳馬氏體的顯微裂紋及影響因素?，F(xiàn)在是113頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/211136.6奧氏體穩(wěn)定化

奧氏體穩(wěn)定化是指奧氏體在外界因素作用下，促使內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了某種變化而使γ→M的轉(zhuǎn)變呈現(xiàn)遲滯的現(xiàn)象。

奧氏體穩(wěn)定化分為：奧氏體熱穩(wěn)定化和奧氏體機(jī)械穩(wěn)定化現(xiàn)在是114頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21114

6.6.1奧氏體熱穩(wěn)定化

一.奧氏體熱穩(wěn)定化現(xiàn)象淬火時(shí)，冷卻中斷會(huì)引起奧氏體穩(wěn)定化，冷卻中斷后繼續(xù)冷卻，轉(zhuǎn)變并不立即恢復(fù)，而要滯后一段溫度θ,轉(zhuǎn)變才繼續(xù)進(jìn)行。冷卻到室溫時(shí)，未轉(zhuǎn)變的殘余奧氏體量也增多。

奧氏體熱穩(wěn)定化程度可用滯后溫度θ以及室溫時(shí)的殘余奧氏體增量δ來表示。冷卻緩慢相當(dāng)于在一連串溫度下的短時(shí)間停留，故也會(huì)造成穩(wěn)定化。實(shí)例：油淬得到的殘余奧氏體比水淬多。引起熱穩(wěn)定化的必要條件是：碳和氮的存在。熱穩(wěn)定化有一溫度上限，通常以MC表示，只有在MC點(diǎn)以下，等溫停留或緩冷才會(huì)造成熱穩(wěn)定化。

現(xiàn)在是115頁\一共有129頁\編輯于星期日2023/4/21115

2.影響熱穩(wěn)定化的因素影響熱穩(wěn)定化的因素是等溫溫度和等溫時(shí)間，同時(shí)也受已生成的馬氏體量的影響。1.長(zhǎng)時(shí)間等溫時(shí)，等溫溫度越高，穩(wěn)定化越快，穩(wěn)定化程度θ越低；短時(shí)間等溫時(shí)，等溫溫度越高，穩(wěn)定化越慢，穩(wěn)定化程度θ越大。但熱穩(wěn)定化有一溫度上限，用MC表示。只有在MC以下停留才會(huì)產(chǎn)生熱穩(wěn)定化。2.等溫溫度一定時(shí)，等溫時(shí)間越長(zhǎng)，穩(wěn)定化程度先增后減.3.已轉(zhuǎn)變的馬氏體量越多，奧氏體的