热处理原理与工艺 作者 赵乃勤 第5章 马氏体与钢的淬火.ppt

5.6.4　超弹性与形状记忆效应 图5-60　形状记忆效应示意图 5.6.4　超弹性与形状记忆效应 图5-61　单程形状记忆效应原理 5.6.5　马氏体的物理性能与功能应用 1.什么是马氏体的正方度？正方度取决于什么因素？2.简述钢中板条状马氏体和针状马氏体的形貌特征、晶体学特点、亚结构及力学性能的差异。3.什么是Ms点？影响Ms点的因素有哪些？4.试分析马氏体转变与珠光体转变的异同点。5.Md点的物理意义是什么？形变诱发马氏体在什么条件下发生？在Md点以上对马氏体进行塑性变形对随后冷却时的马氏体转变有何影响？6.当碳含量很高时，由于高碳马氏体很硬很脆，而且又是在很快的速度下形成马氏体，切变形成马氏体会产生很大的内应力，从而会对组织产生什么影响？改善途径是什么？ 5.6.5　马氏体的物理性能与功能应用 7.马氏体相变中的位向关系有哪些？8.什么是马氏体？什么是马氏体相变？举例说明马氏体相变在实际生产和生活中的应用。9.试说明K-S模型和G-T模型的切变过程，这两个模型各有什么优点和不足。10.试述马氏体转变的动力学特点。11.试绘出K-S关系示意图。12.马氏体强度、硬度高的本质是什么？ 5.5.1　热稳定化 1.热稳定化现象2.影响热稳定化的因素 1.热稳定化现象 淬火冷却时，由于冷却缓慢，或冷却暂时中断，或在转变过程中在一定温度下时效(低于或高于Ms)，会引起奥氏体稳定性提高，导致Ms点下降，残留奥氏体量增加，这一现象称为热稳定化。 2.影响热稳定化的因素 (1)钢的化学成分　在钢中的研究发现，奥氏体稳定化的必要条件是必须有C、N元素存在。(2)保温温度　稳定化程度与等温温度有关，在Ms点以下等温或在Ms点以上等温都会出现奥氏体稳定化现象。(3)等温时间　稳定化程度也与等温时间有关，随等温时间先增后减，后达到稳定(图5-45)。(4)马氏体量　稳定化程度与已形成的马氏体数量有关。(5)淬火介质　淬火介质的冷却速度越慢，稳定化程度越高。 (1)钢的化学成分　 图5-43　稳定化程度与温度的关系 (1)钢的化学成分　 图5-44　奥氏体稳定化程度的表示方法 (2)保温温度　 稳定化程度与等温温度有关，在Ms点以下等温或在Ms点以上等温都会出现奥氏体稳定化现象。 (3)等温时间　 稳定化程度也与等温时间有关，随等温时间先增后减，后达到稳定(图5-45)。 (4)马氏体量　 稳定化程度与已形成的马氏体数量有关。 (5)淬火介质　 5-45.TIF (5)淬火介质　 5-46.TIF (5)淬火介质　 5-47.TIF (5)淬火介质　 5-48.TIF 5.5.2　力学(机械)稳定化 图5-49　塑性变形对Fe-Ni-Cr合金马氏体转变量的影响(：形变奥氏体在液氮中冷处理后的马氏体量;：未形变奥氏体经相同处理后的马氏体量) 5.5.3　化学稳定化 人们早已注意到马氏体相变的同时，碳原子能扩散进入奥氏体中使其富碳，从而使Ms点降低，引起奥氏体的化学稳定化［53］。Thomas等测定了低碳马氏体板条间残留奥氏体膜中的平均碳量可由0.3%上升到0.7%(质量分数)；康沫狂和朱明［54］测定淬油马氏体中残留奥氏体的平均碳量由0.4％上升到0.6％；徐祖耀计算碳原子从马氏体扩散到奥氏体中的时间为10-7s数量级。 5.5.4　相致稳定化 马氏体相变时形成一定数量高硬度的马氏体，由于马氏体的比体积大于奥氏体，所以使体积增大，这就使得嵌在中间的软的奥氏体受到了类似于静水压力的作用，可以引起奥氏体变形硬化，使马氏体相变的切变阻力增大，从而导致奥氏体稳定化，称为马氏体相致稳定化［55,26］。 5.5.5　奥氏体稳定化的工程应用 奥氏体的稳定化现象，在工业生产中具有广泛的应用，可以实现减少零件变形、提高尺寸稳定性的作用。工业中更多地利用热稳定化来改善淬火钢的性能。 5.6.1　马氏体的硬度、强度与钢的强化 1.马氏体的硬度与强度2.马氏体相变强化应用 1.马氏体的硬度与强度 (1)相变强化　马氏体相变时发生了不均匀切变，产生了大量位错、孪晶、空位等缺陷。(2)固溶强化　碳原子溶入形成过饱和固溶体，使晶格产生严重畸变。(3)时效强化(第二相弥散强化)　通常淬火后要经过回火，有些合金的Ms点较高(远高于室温)，在淬火后的继续冷却过程中马氏体会发生自回火，这个过程将形成碳原子偏聚区或析出碳化物，产生碳化物弥散强化。 (1)相变强化　 5-50.TIF (1)相变强化 图5-51　热处理对钢性能的影响 (2)固溶强化　 碳原子溶入形成过饱和固溶体，使晶格产生严重畸变。 (3)时效强化(第二相弥散强化) 　通常淬火后要经过回火，有些合金的Ms点较高(远高于室温)，在淬火后的继续冷却过程中马氏体会发生自回火