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4.马氏体相变与马氏体 序言. 1.马氏体相变的研究历程 《世界冶金发展史》中记载，公元前900年，在埃及已将斧头淬火硬化，斧刃经检验具有马氏体组织，硬度45HRC。 在中国，公元前206～24年，一柄汉代的钢剑具有马氏体组织。 我国是世界上钢淬火技术先进的国家，具有领先的淬火工匠手艺，但长期对其内部组织结构缺乏科学认识。人类认识淬火组织的变化规律则是19世纪的事情，开始进入材料科学时代。 1878年，德国冶金学家Martens等用金相显微镜观察到淬火钢中的这种硬相，首先发现的是高碳针状马氏体。1895年法国人Osmond将其命名为马氏体（Martensite）。 20世纪，马氏体相变是材料科学中研究最活跃的学科之一。发现钢、有色金属及合金，陶瓷材料中均有马氏体相变发生。 1924年，Bain 发现淬火钢表面存在浮凸，并提出了马氏体相变的应变模型，称为贝茵应变模型。 1926～1927年,W.L.Fink和Γ.Β.库尔久莫夫等各自分别用X-射线技术测得钢中马氏体为体心正方结构，并且测得回火马氏体的正方度的变化。认为马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。 1929年，周志宏等首先将电解铁淬入水银，获得马氏体组织。此举证明，马氏体也可以是体心立方结构，不为碳所过饱和。 1930年，Γ.Β.库尔久莫夫和G.萨克斯 提出了马氏体相变的K-S切变模型； 1933年，R．E．迈尔（Mehl）测得在中、高碳钢中马氏体在奥氏体的｛225｝γ晶面上形成,被称为惯习面. 1934年,西山设计了马氏体相变的西山切变模型。 1937年，开始研究处理Fe-C合金马氏体相变热力学，试图计算马氏体点（Ms）。 1938年，发现在Cu-Zn、Cu-Sn合金中存在马氏体。 1949年，Greniger和Troiano提出G-T模型。 1953年，Frank首先提出Fe-C｛225｝γ马氏体与母相间的位错界面模型。促成了K-D位错胞核胚模型的提出。 20世纪30～50年代，发现高碳钢、Fe-Ni合金中形成马氏体的速率极大，一片马氏体的生成时间约为(0.5～3)×10-7s，相当于速率1100 m/s。 1951年，J．W．Christian 首先提出了马氏体相变的层错形核模型。 1952年，张经录首先用金相显微镜观察到Au-Cd合金马氏体的孪晶。 1953～1954年，提出两个马氏体相变的表象学假说，其一称为“W-L-R理论”；另一个称为“B-M理论”。 1963年，Wolten首先指出ZrO2中正方相(t)→单斜相(m)的转变为马氏体相变[2]。 1964年，Bogers-Burgers双切变模型被提出。 1966年лЫсак等提出了γ→ε′（18R） → (hcp) → Κ′（斜方马氏体） → α′四步切变机制，称为лЫсак模型。 1976年Olson、Cohen提出了一个与K-N-V机制相似的模型； 1977年，藤田等设计了一个γ′ → Ф（6R) → Κ′ → α′M的模型，称为藤田模型。 20世纪60年代末，70年代初先后提出马氏体相变的协作形变“理论”和范性协作模型，以及多次切变模型。 70年代，N.D.H.Ross等提出复切变模型，但该模型也与实际不符[2]。 20世纪70 年代开发了形状记忆合金，开展了热弹性马氏体相变的研究。测得Au－Cu－Zn合金马氏体的长大速率较小，仅为0.32cm/s；Cu－Al－Ni合金的仅10-3~10-6m/s。 70年代末，Cahn等应用群伦阐述相变中母相与马氏体之间的对称关系。1988年徐祖耀在《相变原理》中叙述了群伦在相变中应用的一般原理。 1999年徐祖耀在总结马氏体相变机制时指出：原始表象学说、现代表象学说、复切变模型、范性协作模型等均远不够成熟。 马氏体相变极为复杂，具有多种晶体结构、亚结构和丰富多彩的组织形貌。尤其是马氏体相变切变机制的研究，进行了大量的工作。到20世纪末就马氏体相变机制已经提出10余种模型，但均与实际不符，应属假说，不是成熟的理论。 美国麻省理工学院的Cohen教授曾曰：马氏体相变可能是自然界中最为神奇美妙的过程之一。此神奇的过程至今尚未真正搞清。 100多年来，马氏体及马氏体相变的研究取得了显著的进步，马氏体在国民经济中的应用取得了辉煌的成就。马氏体相变热力学，马氏体相变动力学，马氏体相变组织学，马氏体的性能学，应用马氏体的工艺技术，各种马氏体材料的开发应用等各方面的研究均获得了显著进展，促进了人类社会文明。 但是，至今没有形成马氏体相变完整的理论体系，尤其是马氏体相变机制的研究，马氏体晶体学的研究不够成熟，学说（假说、模型）较多。马氏体的概念尚不确切，马氏体相变的概念尚存在缺点，需要科学抽象而使其更加正确。因此，马氏体相变机制的研究尚未见到“佛祖”，未取得“真经”。