材料科學(xué)基礎(chǔ) 馬氏體轉(zhuǎn)變

固態(tài)相變第四章第五節(jié)馬氏體轉(zhuǎn)變《材料科學(xué)基礎(chǔ)》第八章第五節(jié)固態(tài)相變馬氏體轉(zhuǎn)變?cè)谳^大的過冷度下才能發(fā)生原因：M轉(zhuǎn)變將引起形狀和體積變化，產(chǎn)生很高的應(yīng)變能。只有相變驅(qū)動(dòng)力大得足以克服因高應(yīng)變能所造成的相變阻力，新相才有生長(zhǎng)的時(shí)機(jī)。1.臨界驅(qū)動(dòng)力和轉(zhuǎn)變溫度四、馬氏體轉(zhuǎn)變熱力學(xué)馬氏體和奧氏體的自由能隨溫度變化曲線)(0SMsTMTSG-D=D=臨界化學(xué)驅(qū)動(dòng)力：2.形核M形核引起的總自由能變化：

：?jiǎn)挝惑w積的應(yīng)變能

：?jiǎn)挝惑w積的自由焓變化d：缺陷引起的自由焓G

：?jiǎn)挝惑w積的表面能iG：晶核與缺陷相互作用能

固態(tài)相變固態(tài)相變馬氏體片自催化形核，快速生長(zhǎng)導(dǎo)致“爆發(fā)〞1.變溫馬氏體轉(zhuǎn)變兩類：變溫馬氏體和等溫馬氏體五、馬氏體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)固態(tài)相變變溫M轉(zhuǎn)變：隨溫度降低，M片增厚固態(tài)相變2.等溫馬氏體轉(zhuǎn)變馬氏體轉(zhuǎn)變量隨等溫時(shí)間的延長(zhǎng)而增多。馬氏體的等溫轉(zhuǎn)變一般都不能進(jìn)行徹底，完成一定量的轉(zhuǎn)變后即停止，原因是M轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的形變引起A變形，使未轉(zhuǎn)變的A向M轉(zhuǎn)變時(shí)的切變阻力增大。必須增大過冷度，使轉(zhuǎn)變驅(qū)動(dòng)力增大，才能使轉(zhuǎn)變繼續(xù)進(jìn)行。六、馬氏體相變表象理論1.Bain模型xyz=z’x’y’固態(tài)相變K－S關(guān)系固態(tài)相變2.K-S和N-W機(jī)制點(diǎn)陣以(111)f為底面，按ABCABC的次序自下而上堆垛。切變進(jìn)行步驟：K-S和N-W切變機(jī)制成功導(dǎo)出了所測(cè)量到的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)和取向關(guān)系，但慣習(xí)面預(yù)測(cè)與實(shí)際偏差較大?！?〕第一次切變〔2〕第二次切變〔3〕點(diǎn)陣調(diào)整固態(tài)相變固態(tài)相變N-W二次切變K-S二次切變(112)f3.G-T機(jī)制固態(tài)相變(1)通過Bain形變得到馬氏體點(diǎn)陣(2)為得到無畸變的慣習(xí)面，需引入一個(gè)適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)陣不變切變，這種點(diǎn)陣不變切變可以通過微區(qū)滑移或?qū)\生實(shí)現(xiàn)。(3)進(jìn)行整體的剛性旋轉(zhuǎn)使非畸變平面恢復(fù)到初始的位置。4.晶體學(xué)表象理論〔Wechsler-Read-Lieberman,WLR理論〕不解釋原子如何移動(dòng)導(dǎo)致相變，而只根據(jù)轉(zhuǎn)變起始和最終的晶體狀態(tài)，預(yù)測(cè)馬氏體轉(zhuǎn)變的晶體學(xué)參量。前提條件：慣習(xí)面為不變平面

固態(tài)相變七、不同材料中的馬氏體轉(zhuǎn)變1.金屬材料中的M相變

鐵基合金：見表8-6、8-7有色合金2.非金屬材料中的M轉(zhuǎn)變氧化鋯陶瓷材料的四方相向單斜相的轉(zhuǎn)變－相變?cè)鲰g某些晶態(tài)聚合物材料中會(huì)出現(xiàn)同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，認(rèn)為是一種無擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變或馬氏體轉(zhuǎn)變固態(tài)相變八、馬氏體的特殊性能及應(yīng)用1.鋼的硬化最主要的特性就是高硬度、高強(qiáng)度。通過淬火得到馬氏體是強(qiáng)化鋼制工件的重要手段。A－C原子進(jìn)入正八面體中心，點(diǎn)陣對(duì)稱膨脹固態(tài)相變強(qiáng)化要素－C原子的固溶強(qiáng)化作用M－C原子進(jìn)入扁八面體中心，畸變偶極應(yīng)力場(chǎng)硬化要素間隙固溶強(qiáng)化作用；晶界、位錯(cuò)、孿晶的強(qiáng)化作用；C原子團(tuán)簇的位錯(cuò)釘扎作用馬氏體的塑性和韌性與其含碳量、組織形態(tài)及亞結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。一般地，鐵碳合金中，w(C)<0.3%，形成板條M，塑性和韌性好；w(C)>1.0%,形成片狀M,塑性和韌性差；0.3－1.0%C之間形成板條M+片狀M的混合組織,可能獲得良好強(qiáng)韌性。固態(tài)相變2.熱彈性馬氏體與偽彈性熱彈性馬氏體隨溫度升降而消長(zhǎng)偽彈性與熱彈性的不同，只是用應(yīng)力的變化代替了溫度的變化，M表示出類似特性。3.形狀記憶效應(yīng)(SME)SME的獲得：假設(shè)應(yīng)力誘發(fā)馬氏體的逆轉(zhuǎn)變滯后，以至當(dāng)外加應(yīng)力降低至零時(shí)，仍不能完全逆轉(zhuǎn)變，這時(shí)剩余的馬氏體可通過加熱使之逐漸發(fā)生逆轉(zhuǎn)變，使宏觀應(yīng)變恢復(fù)。固態(tài)相變形狀記憶效應(yīng)被記憶的是母相的形狀。只有逆轉(zhuǎn)變使形變完全消除時(shí)才能看到合金的記憶效應(yīng)。馬氏體同母相間界面的移動(dòng)表達(dá)為M本身的長(zhǎng)大和收縮，即兩者均以相界移動(dòng)的方式產(chǎn)生形變，這種界面的反向移動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)原來位相的完全恢復(fù)，而產(chǎn)生形狀記憶效應(yīng)。固態(tài)