CH6.5马氏体的性能及影响因素PPT(10级).pptVIP

6.5 马氏体的性能及影响因素 4.8.1 马氏体的硬度和强度 一.马氏体的高硬度和高强度 1.钢中马氏体力学性能的显著特点是具有高硬度和高强度。 2.马氏体的硬度主要取决于马氏体的含碳量。通常情况下，马氏体的硬度随含碳量的增加而升高。但当碳含量超过0.6%时，硬度增长趋势下降。 不同碳含量的钢淬火后的硬度及碳含量与残余奥氏体量的关系。 曲线1是完全淬火并进行冷处理后马氏体的硬度。奥氏体全部转化为马氏体，所得即为马氏体硬度和碳含量关系。 曲线2是亚共析钢高于AC3、过共析钢高于AC1且低于ACCm的淬火的硬度。对于过共析钢采用的是高于AC1的不完全淬火，所得马氏体中碳含量即为该温度下奥氏体的饱和碳浓度，温度不变时均相同，故随碳含量增高，硬度基本不变。 1.相变强化 相变强化是指马氏体相变时，在晶体内造成晶格缺陷密度很高的亚结构。如板条马氏体中高密度的位错、片状马氏体中的孪晶或层错等，这些缺陷都将阻碍位错的运动，使马氏体得到强化。这些缺陷的增加，使马氏体强度提高147～186MPa。 2.固溶强化 固溶强化是指碳对马氏体的固溶强化。过饱和的间隙原子碳在α相晶格中造成晶格的正方畸变，形成一个很强的应力场，该应力场阻碍位错的运动，从而提高马氏体的强度和硬度。图中曲线1。 3.时效强化 时效强化是指马氏体形成以后，在随后的放置过程中，碳和其它合金元素的原子会向位错线等缺陷处扩散而产生偏聚，使位错难以运动，从而造成马氏体的强化。图中曲线2。 含碳量对马氏体显微硬度的影响 4.孪晶对马氏体强度的贡献 当碳含量小于0.3%时，由于位错强化，使强度与碳含量呈直线关系； 当碳含量大于0.3%时，出现孪晶，使硬度的增长偏离直线，说明孪晶有一附加强化机制，使硬度的增长偏离直线。 碳含量相同时，孪晶马氏体强度高于位错马氏体。 6.5.2 马氏体的韧性和塑性 马氏体的韧性也主要取决于马氏体的碳含量和亚结构。在相同屈服强度下，位错(板条)马氏体比孪晶(片状)马氏体具有较高的韧性(前者有较多滑移系便于开动位错)。当碳含量小于0.4%时，马氏体具有高韧性；当碳含量大于0.4%时，马氏体韧性很低。 总之，片状马氏体具有较高的强度，但脆性较大，其主要原因是片状马氏体中的亚结构为孪晶，片状马氏体中含碳量高，晶格畸变大，同时马氏体高速形成时互相撞击使得片状马氏体中存在许多显微裂纹。而板条马氏体中的亚结构为位错，具有很高的强度和良好的塑、韧性。 6.5.3 马氏体的相变诱发塑性 具有高的延伸率和低的流变抗力。在相变的同时呈现的超塑性称为相变超塑性。 6.5.5 高碳马氏体的显微裂纹 马氏体片形成速度极快，互相撞击或与奥氏体晶界相撞时可形成很大的应力集中，加之高碳马氏体本身很脆，故在撞击时极易产生裂纹。这些裂纹虽很小，但可成为疲劳裂纹源而导致开裂。 以单位体积马氏体内出现显微裂纹的面积SV (mm2/mm3 ) 作为形成显微裂纹的敏感度。 (一)影响形成显微裂纹因素 2.奥氏体晶粒度 奥氏体晶粒度越大，横贯奥氏体的马氏体越粗大，越易发生撞击而断裂，SV 越大。故为降低SV，高碳钢中奥氏体化温度不宜过高，以免溶入过多碳及使晶粒长大。 3.淬火冷却温度 淬火冷却温度越低，奥氏体残越少，马氏体量越多，形成裂纹可能性越大，故对于高碳钢，采取冷处理时，必须慎重。 4.马氏体转变量 SV 随马氏体量增大而增大，但当马氏体量超过27%后，形成的马氏体均细小，不致引起显微裂纹，SV不再随马氏体量增大而增大。 本节小结 * 第四章 马氏体转变 * 马氏体转变 * 马氏体转变 授课 朱世杰 * 3.淬火钢的硬度取决于马氏体和残余奥氏体的相对含量。只有当残余奥氏体量很少时，钢的硬度与马氏体的硬度才趋于一致。这是必须注意的。 4.马氏体的屈服强度随含碳量的增加而升高。 含碳量对马氏体的强度与硬度的影响 曲线3为完全淬火后所得的硬度。当碳量低时，淬火后马氏体的硬度随碳量增加而升高；当碳量高时，Mf已在0℃以下，淬火后得到马氏体和奥氏体双相组织。故随碳量增高，奥氏体量增加，由于奥氏体硬度低，硬度反而下降。 二. 马氏体高硬度(高强度)的本质 马氏体具有高硬度、高强度的原因是多方面的，其中包括：固溶强化、相变强化、时效强化、晶界强化。 5. 奥氏体晶粒度 马氏体的晶界强化是指通常情况下，原始奥氏体晶粒越细小，所得到的马氏体板条束也越细小，而马氏体板条束阻碍位错的运动，使马氏体得到强化。