馬氏體轉(zhuǎn)變的熱力學(xué)

馬氏體轉(zhuǎn)變的熱力學(xué)人們?cè)诖罅抗ぷ鞯幕A(chǔ)上得出馬氏體轉(zhuǎn)變與液態(tài)金屬的凝同于其它轉(zhuǎn)變的在表面上看來(lái)難以用熱學(xué)性質(zhì)觀點(diǎn)加以解件所決定的。（一）馬氏體轉(zhuǎn)變熱力學(xué)條件1、相變驅(qū)動(dòng)力00馬氏體轉(zhuǎn)變和一般相變一樣，相變的驅(qū)動(dòng)力是新相與母相的化學(xué)自由能差。同一成分合金的馬氏體與奧氏體的化學(xué)25TT時(shí)00G G 式中為高溫相之自由能，G 為馬氏體之自由能。在其它溫αˊ度兩相自由能不相等，則G

G G 的趨勢(shì)，ΔG 即稱(chēng)為馬氏體相變的驅(qū)動(dòng)力。顯然，在Tγ→αˊ 0溫度處G =0馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始點(diǎn)M必定在T以下，γ→αˊ S 0以便由過(guò)冷提供相變所需要的化學(xué)驅(qū)動(dòng)力。而逆轉(zhuǎn)變開(kāi)始點(diǎn)AT以上，以便由過(guò)熱提供逆轉(zhuǎn)變所需要的化學(xué)驅(qū)S 0動(dòng)力。M與T之差稱(chēng)為熱滯，熱滯的大小視合金的各S 0Fe200Au-Cd、Ag-Cd合金。轉(zhuǎn)變將立即中止進(jìn)行。逆轉(zhuǎn)變的熱力學(xué)特征與冷卻時(shí)的則好相反，相變必須在一定的過(guò)熱度下才能進(jìn)行，只有在A點(diǎn)以上相變才能進(jìn)行，S而且轉(zhuǎn)變是在升溫過(guò)程中進(jìn)行的，終了點(diǎn)為AA與M之f S S差的大小視合金各類(lèi)不同而異。2、M的物理意義S需的最小驅(qū)動(dòng)力值時(shí)的溫度。3、T、M、A之間的關(guān)系0 S ST、M、AA與0 S S SM之差是不同的，例如，F(xiàn)e-Ni合金中AS

M420℃，SAu-CdAS較MS16MS之間的溫度差可以因?yàn)橐胨苄宰冃味鴾p小。MS點(diǎn)以上對(duì)奧氏體進(jìn)行塑性變形，會(huì)誘發(fā)馬氏MSMdASMdAd因形變誘發(fā)馬氏體轉(zhuǎn)變而產(chǎn)生的馬氏體，常稱(chēng)為形變馬氏氏體。MdMd點(diǎn)的溫度對(duì)奧氏體進(jìn)行塑性變形，就會(huì)失去誘發(fā)馬氏體轉(zhuǎn)變的作用。Ad的物理意義：可以獲得形變奧氏體的最高溫度。若Ad馬氏體逆轉(zhuǎn)變的作用。MdAdT0。實(shí)驗(yàn)證明，Co-NiMdAd可Md=Ad=T0MdAdT0=（Md+Ad）/2。MS供了一定的相變驅(qū)動(dòng)力。可用右圖加以說(shuō)明。ΔGVγ→αMS時(shí)的相變驅(qū)動(dòng)力，而形變能為相變所提供的能量為機(jī)械驅(qū)動(dòng)力。當(dāng)T=M時(shí)，化學(xué)驅(qū)動(dòng)力剛好等于ΔG ，圖中ab線S Vγ→α代表在化學(xué)驅(qū)動(dòng)力上迭加上去的一部分機(jī)械驅(qū)動(dòng)力。在T1pm的機(jī)械驅(qū)動(dòng)力，則pm+mn剛好等于ΔG ，而T<T，即在馬氏體Vγ→α 1 0熱力學(xué)穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)，所以能發(fā)生馬氏體相變。若機(jī)械驅(qū)動(dòng)力可全部代替化學(xué)驅(qū)動(dòng)力，M 點(diǎn)已上升到T，但這要求一種d 0合適的變形方式以提供足夠的機(jī)械驅(qū)動(dòng)力。（二）馬氏體轉(zhuǎn)變的驅(qū)動(dòng)力ΔGVγ→α馬氏體相變的驅(qū)動(dòng)力來(lái)自馬氏體與奧氏體的化學(xué)自由能之差ΔG，從一般相變理論的能量方程來(lái)看：VΔG=ΔG+ΔG+ΔG+ΔGV D S e其中，ΔG和ΔG為相變的驅(qū)動(dòng)力，而ΔG和ΔG為相變的V D S e并因相變時(shí)比容增大和維持第二類(lèi)共格關(guān)系而消耗彈性應(yīng)體相變來(lái)說(shuō)，除ΔGΔGS e下式表示：ΔG=ΔGV+ΔGD+ΔGS+ΔGe+ΣΓ的切變物性而引起額外的能量消耗所造成的。（三）MS1、奧氏體化學(xué)成分的影響MS主C碳的影響隨奧氏體碳含量的增加，MSMf均顯著下降，但二者C%MSMfC%<0.6%C%>0.6%以后，Mf下降又變得很緩慢。C%=0.6%時(shí)，Mf約為0℃?？梢钥闯?，在C%0.6%C%的增加，馬氏體形成的溫度間隔增大。氮（N）MS和Mf的影響與碳的影響規(guī)律基本相似。合金元素的影響AlCoMSMSMSMn、Cr、Ni、Mo、Cu、W、V、。剛SiMSNi-CrSi降低鋼的MS點(diǎn)。T0T0MMn、Cr、Ni、CuCTS 0σMAlCo、s SSiMoWVTiT溫度，但也不同程度地增加0奧氏體的屈服強(qiáng)度σTM點(diǎn)升s 0 SAlM點(diǎn)降低；SMSi。S鋼中每增加1%合金元素對(duì)M點(diǎn)產(chǎn)生的影響元素C元素CΔT(℃)-330MnCrNiMoVSiCuCoAl-45-35-30-26-250-71218C%的增加，合金元素影響程度增大。多種合金元素同時(shí)加入時(shí)的影響更為復(fù)雜。2、加熱規(guī)范的影響加熱溫度和保溫時(shí)間的影響較為復(fù)雜。加熱溫度高保溫時(shí)間長(zhǎng)，有利于奧氏體的合金化，可以提高奧氏體的合金化程度，使MS點(diǎn)下降；但是，溫度高時(shí)間長(zhǎng)奧氏體晶粒粗大、晶體學(xué)缺陷減少，這又會(huì)導(dǎo)致MS點(diǎn)的升高。在完全奧氏體MS提高。3、冷卻速度的影響在生產(chǎn)條件下，冷卻速度一般對(duì)MS點(diǎn)無(wú)影響。在高速淬火時(shí)隨淬火速度增大而升高對(duì)碳鋼來(lái)說(shuō)當(dāng)V <6.6S 冷×103℃/S時(shí)，MSV

>15×103℃/S時(shí)，M也冷 S80~1356.6×103℃/S<V冷<15×103℃/S范圍內(nèi)，MSV冷增加而升高。“碳原子氣團(tuán)”的形成，使奧氏體的強(qiáng)