材料科学与工程专业《金属热处理原理及工艺》课件-第五章__马氏体转变.pptVIP

第五章 马氏体转变 5.1、马氏体的晶体结构和转变特点 5.2、马氏体的组织形态 5.3、马氏体的性能 5.4、马氏体相变的切变模型 5.5、马氏体转变的热力学 5.6、马氏体转变的动力学 5.7、奥氏体的稳定化 5.8、热弹性马氏体与形状记忆效应 　　A　　　　 M （α’ ） fcc 体心正方 二. 马氏体转变特点 1、表面浮凸效应和共格切变 马氏体无扩散切变相变证据： a. 碳钢中马氏体转变前后碳浓度没有发生变化，仅发生晶格切变； b.马氏体转变可以在超低碳合金中发生，而且转变速度极快，说明无碳扩散参与。 c.转变可在极低的温度进行（4K），此时相变已不可能以扩散方式进行 因此：马氏体是碳在α-Fe中过饱和固溶体，马氏体是从奥氏体直接转变而来，故马氏体与奥氏体碳含量完全相同。 马氏体转变时马氏体与奥氏体存在着严格的晶体学关系 ——位向关系和惯习面 （1）位向关系 相变时，整体相互移动一段距离，相邻原子的相对位置无变化。作小于一个原子间距位置的位移，因此奥氏体与马氏体保持一定的严格的晶体学位向关系。 位向关系有：（1）K—S关系 （2）西山（N）关系 （3）G—T关系 (1)位向关系： a. K-S关系 晶面：{011}M∥{111}A 晶向：〈111〉M∥〈011〉A b.西山关系 Fe-30%Ni合金在冷却至-70℃以下，奥氏体转变成马氏体时存在如下位向关系（在室温以上形成马氏体仍遵循K-S关系） 晶面：{011}M∥{111}A 晶向：〈110〉M∥〈112〉A （2）惯习面： 马氏体是在母相的一定晶面上开始形成的，这个晶面就是惯习面。 {111}A、 {225}A、 {259}A。 通常：碳含量＜0.6%时，惯习面为{111}A ； 碳含量0.6—1.4%，惯习面为{225}A ； 碳含量1.5—1.8%，惯习面为{259}A 马氏体转变量与温度的关系图 马氏体转变量是在Ms～Mf温度范围内，通过不断降温来增加的，即马氏体转变量是温度的函数，与等温时间无关。 由于多数钢的Mf在室温以下，因此钢快冷到室温时仍有部分未转变的奥氏体存在，称之为残余奥氏体，记为Ar或AR。 有残余奥氏体存在的现象，称为马氏体转变不完全性。 要使残余奥氏体继续转变为马氏体，可采用冷处理。 综上所述，马氏体转变具有很多不同于珠光体的特点，其中最主要的和最基本的只有两个：切变共格性和无扩散性。其他的特点可由这两个特点派生出来。 5.2 马氏体的组织形态 一. 马氏体形态 板条，片状，蝴蝶状、薄板状及薄片状 1、板条马氏体 组织单元：群—束—板条 取向关系：K-S, 惯习面：{111} 板条马氏体的亚结构主要为高密度的位错，位错形成位错网络（缠结），位错密度随含碳量增加而增大，常为(0.3～0.9) ×1012㎝/cm3。故称位错马氏体。 2、片状马氏体 形态：双凸透镜片状 中脊 第1片贯穿整个晶粒， 互不平行，愈来愈小。 亚结构：孪晶 出现在高碳钢中WC 1.0% 3、蝶状马氏体 特征：断面上两翼结合部分很象片状马氏体中脊，由此向两侧张成取向不同的马氏体。立体形状“V”形柱状，断面呈蝴蝶状。 (书中P95页图4.22) 亚结构：高密度位错。 4、薄片状马氏体 特征：立体形状为薄片状，其金相形态呈很细的带状、并且相互交叉、分枝、曲折等形态。 亚结构：孪晶，但无中脊（与片状马氏体区别） (书中P95页图4.23) 5、ε马氏体 点阵结构： 密排六方（其它马氏体均为体心立方或体心正方点阵结构） 特征：薄片状 亚结构：高密度层错 原因：奥氏体的层错能较低形成 (书中P96页图4.24) 2.影响马氏体形态和亚结构的因素 (1)马氏体形成温度 一般地：在马氏体相变温度Ms