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4.3 钢在冷却时的转变 45钢850℃油冷组织 过共析钢CCT曲线也无贝氏体转变区, 但比共析钢CCT曲线多一条A→Fe3C转变开始线。由于Fe3C的析出, 奥氏体中含碳量下降, 因而Ms线右端升高。 亚共析钢CCT 曲线有贝氏体转变区，还多A→F开始线, F析出使A含碳量升高, 因而Ms线右端下降。 过共析钢CCT曲线 亚共析钢CCT曲线 4.3 钢在冷却时的转变 4、马氏体转变 当奥氏体过冷到Ms线以 下，将转变为马氏体类型 组织。马氏体转变是强化 钢的重要途径之一。 马氏体的晶体结构 碳在?-Fe中的过饱和固 溶体称马氏体，用M表示。 马氏体转变时，奥氏体 中所含的碳全部保留到马 氏体中。 4.3 钢在冷却时的转变 马氏体具有体心正方晶格（a=b≠c） 轴比c/a 称马氏体的正方度。 C%越高，正方度越大，正方畸变越严重。 当＜0.25%C时，c/a=1，马氏体为体心立方晶格。 4.3 钢在冷却时的转变 马氏体的形态 马氏体的形态分板条和针状两类。 板条马氏体 立体形态为细长的扁棒状。在光镜下板条马氏体为一束束的细条组织。 光镜下 电镜下 4.3 钢在冷却时的转变 每束内，条与条之间尺寸大致相同并呈平行排列，一个奥氏体晶粒内可形成几个取向不同的马氏体束。 在电镜下，板条内的亚结构主要是高密度的位错，ρ=1012/cm2，又称位错马氏体。 SEM TEM 4.3 钢在冷却时的转变 针状马氏体 立体形态为双凸透镜形的片状。显微组织为针状。 在电镜下，亚结构主要是孪晶，又称孪晶马氏体。 电镜下 光镜下 4.3 钢在冷却时的转变 马氏体的形态主要取决于其含碳量 C%小于0.2%时，组织几乎全部是板条马氏体。 C%大于1.0%时，组织几乎全部是针状马氏体。 C%在0.2～1.0% 之间，为板条与针状的混合组织。 马氏体形态与含碳量的关系 0.45%C 0.2%C 1..2%C 4.3 钢在冷却时的转变 45钢正常淬火组织 先形成的马氏体片横贯整个奥氏体晶粒，但不能穿过晶界和孪晶界。后形成的马氏体片不能穿过先形成的马氏体片，所以越是后形成的马氏体片越细小。 原始奥氏体晶粒细， 转变后的马氏体片也 细。当最大马氏体片 细到光镜下无法分辨 时，该马氏体称隐晶 马氏体。 4.3 钢在冷却时的转变 马氏体的性能 高硬度是马氏体性能的主要特点。 马氏体的硬度主要取决于其含碳量。含碳量增加，其硬度随之增加。 当含碳量大于0.6%时，其硬度趋于平缓。 合金元素对马氏体硬度的影响不大。 马氏体硬度、韧性与含碳量的关系 C% 4.3 钢在冷却时的转变 马氏体强化的主要原因是过饱和碳引起的固溶强化。此外，马氏体转变产生的组织细化也有强化作用。马氏体的塑性和韧性主要取决于其亚结构的形式。针状马氏体脆性大，板条马氏体具有较好的塑性和韧性。 针状马氏体 板条马氏体 马氏体的透射电镜形貌 4.3 钢在冷却时的转变 马氏体转变的特点 马氏体转变也是形核和长大的过程。其特点： ⑴无扩散性 铁和碳原子都不扩散，因而马氏体的含碳量与奥氏体的含碳量完全相同。 4.3 钢在冷却时的转变 ⑵ 共格切变性 由于无扩散，晶格转变是以切变机制进行的。使切变部分的形状和体积发生变化，引起相邻的奥氏体随之变形，在预先抛光的表面上产生浮凸现象。 马氏体转变切变示意图 马氏体转变产生的表面浮凸 4.3 钢在冷却时的转变 降温形成 马氏体转变开始温度称 上马氏体点，用Ms表示。 马氏体转变终了温度称 下马氏体点，用Mf表示。 只要温度达到Ms以下即 发生马氏体转变。 在Ms温度以下，随温度 下降，转变量增加，冷却 中断，转变停止。 4.3 钢在冷却时的转变 ⑷ 高速长大 马氏体形成速度极快，瞬间形核，瞬间长大。 当一片马氏体形成时，可能因撞击作用使已形成的马氏体产生裂纹。 ⑸ 转变不完全 即使冷却到Mf点，也 不可能获得100%的马氏 体，总有部分奥氏体未 能转变而残留下来，称 残余奥氏体，用A’或γ’ 表示。 4.3 钢在冷却时的转变 Ms、Mf 与冷速无关，主要取决于奥氏体中的合金元素含量（包括碳含量）。 马氏体转变后，A’量随含碳量的增加而增加，当含碳量达0.5%后，A’量才显著。 4.3 钢在冷却时的转变 过冷奥氏体转变产物（共析钢） 转变类型 转变 产物 形成温 度 ℃ 转变 机制 显微组织特征 HRC 获得 工艺 珠 光 体 P A1~650 扩 散 型 粗片状，F、Fe3C相间分布 5-20 退火 S 650~600 细片状，F、Fe3C相间分布 20-30 正火 T 600~550 极细片状