马氏体相变讲义.pptVIP

第四章 马氏体相变 马氏体点阵常数和碳含量的关系 马氏体的正方度 新生马氏体的异常正方度 §4.2 马氏体相变的主要特征 （2）表面浮凸现象和不变平面应变 ② 惯习面和不变平面 ③ 不变平面应变 （3）马氏体和奥氏体具有一定的位向关系 西山关系： （4）马氏体相变的变温性 （5）马氏体相变的可逆性 §4.3 马氏体的形态及其亚结构 §4.3.2 片状马氏体 §4.3.3 影响马氏体形态及其亚结构的因素 （2）奥氏体与马氏体的强度 §4.3.4 工业用钢淬火马氏体的金相形态 （2）中碳结构钢中的马氏体 （3）高碳工具钢中的马氏体 §4.4 马氏体相变热力学 §4.4.2 影响钢的Ms 点的因素 （2）其它因素对Ms 点的影响 §4.4.3 应变诱发马氏体 §4.4.4 奥氏体的机械稳定化 原因： §4.5 马氏体相变动力学 §4.5.2 残余奥氏体 残余奥氏体的作用： §4.5.3 奥氏体的热稳定化 奥氏体热稳定化的本质： §4.6 马氏体相变晶体学模型 §4.6.2 G-T 模型 第二次切变 §4.7 马氏体的性能特点 马氏体的强化机制： §4.7.2 马氏体的塑性与韧性 §4.7.3 马氏体的物理性能 图4-15 滑移和孪生的临界分切应力与温度的关系 当马氏体在较高温度形成时，滑移的临界分切应力较低，滑移比孪生更易于发生，从而在亚结构中留下大量位错，形成亚结构为位错的板条马氏体。 由于温度较高，奥氏体和马氏体的强度均较低。相变时，相变应力的松驰可以同时在奥氏体和马氏体中以滑移方式进行，故惯习面为 (111)γ 。 随着形成温度的下降，孪生的临界分切应力较低，变形方式逐渐过渡为以孪生进行，形成亚结构为孪晶的片状马氏体。 若奥氏体的σS低于206MPa，应力在奥氏体中以滑移方式松弛。由于形成的马氏体强度较高，应力在马氏体中只能以孪生方式松弛，则形成惯习面为 (225)γ的片状马氏体。 若奥氏体的σS超过206MPa，相变应力在两相中均以孪生方式松弛，则形成惯习面为 (259)γ的片状马氏体。 C%＜0.2%的低碳钢、低碳低合金 钢，如20#、15MnVB钢等，组织为板条马氏体，具有高强度、高韧性、低的冷脆转化温度。 （1）低碳钢中的马氏体 如45#、40Cr 钢等，淬火后为板条马氏体+片状马氏体的混合组织。 由于通常选用较低的奥氏体化温度，淬火后获得的组织极细，光学显微镜较难分辨。 如 T8、T12钢，为片状马氏体。 通常采用不完全加热淬火（在Ac1稍上加热，保留一定量未溶渗碳体颗粒），获得隐晶马氏体+渗碳体颗粒的混合组织。 隐晶马氏体极细，光学显微镜较难分辨。 T0为相同成分的马氏体和奥氏体两相热力学平衡温度，此时 ΔGγ→α’ = 0 ΔGγ→α’ 称为马氏体相变驱动力。 图4-16 自由能-温度关系 §4.4.1 相变驱动力 图4-17 无扩散相变 γ→α’的T0温度 相变化学驱动力用来提供切变能量、亚结构储存能、膨胀应变能、共格应变能、界面能等，所以要有足够大的相变驱动力。 Ms点为奥氏体和马氏体两相自由能之差达到相变所需的最小驱动力（临界驱动力）时的温度。 碳含量 C% ↑ → Ms ↓，Mf ↓ 图4-18 Ms 与碳含量关系 A3 无扩散转变 （1）奥氏体的化学成分 合金元素 除 Co、Al外，其它合金元素均降低Ms 点。 解释： 碳或者合金元素降低A3点，降低奥氏体的自由能并提高马氏体（过饱和铁素体）的自由能，也降低了T0 温度，从而降低Ms 点。 碳或者合金元素固溶强化了奥氏体，σs ↑，使切变所需能量增高，Ms ↓。 图4-19 奥氏体与马氏体的自由能-温度曲线示意图 温度 G T0 Ms T0 Ms A M ΔGA→M ΔGA→M 临界驱动力 奥氏体的晶粒大小 奥氏体晶粒细化 → Ms ↓ 晶粒细化 → σs ↑→ 切变阻力↑ → Ms ↓ 弹性极限以内的应力 多向压应力阻碍马氏体转变，→ Ms ↓ 拉应力促进马氏体转变，→ Ms ↑ 在Ms点以上一定温度范围内，因塑性变形而促生的马氏体称为应变诱发马氏体。 塑性变形能促生马氏体的最高温度称为Md 点，高于此温度的塑性变形将不会产生应变诱发马氏体。 在Ms~Md之间对奥氏体进行塑性变形，为向马氏体转变提供了机械驱动力，从而使相变可以在较高的温度发生，即相当于升高了Ms温度。 在Ms~Md温度范围的塑性变形度越大，由形变诱发的马氏体量越大。但对未转变的奥氏体，在随后的冷却过程中，马氏体相变却受到了抑制（发生了机