4.1马氏体相变特征及定义.ppt

4.1 马氏体相变的特征及定义 4.1.1马氏体相变的基本特征 1）.马氏体相变的无扩散性 试验依据为： (1)马氏体相变无成分变化，仅仅是晶格改组。 (2)马氏体相变可以在相当低的温度下进行，而且转变速度极快。例如，Fe-Ni合金，在－196℃，一片马氏体的形成约需5×10－5～5×10－7秒。 在如此低的温度下，转变速度极快，说明不可能以扩散方式进行转变。 2）.有一定位向关系和惯习面 新相和母相界面始终保持着共格或半共格。因此，相变完成后，两相之间的位向关系仍然保持着。 位向关系有：如K-S关系、G-T关系、西山关系等。 （1）K-S关系 （2）G-T关系 （3）西山关系 3）存在惯习面 马氏体转变时，新相和母相保持一定位向关系，马氏体在母相的一定晶面上开始形成，此晶面称为惯习面。惯习面通常以母相的晶面指数表示。 钢中马氏体的惯习面随着含碳量和形成温度不同而异，有： (557)γ, (225)γ, (259)γ 。 有色金属合金马氏体的惯习面 有（122）、（133）、(144)、(155)。 4）马氏体的精细亚结构 钢中的马氏体中，低碳马氏体内出现极高密度的位错。在高碳马氏体中有高密度的位错,同时存在精细孪晶亚结构，钢中的马氏体也有细微的层错。 有色合金马氏体的亚结构主要是层错、孪晶，也有位错。个别合金马氏体中没有亚结构。 5）.相变的可逆性，即新旧相界面可逆向移动 Cu-Al-Ni合金的热弹性马氏体的可逆转变 有色金属和合金中的马氏体相变多具有可逆性，包括部分铁基合金。这些合金在冷却时，母相开始形成马氏体的温度称为马氏体点（Ms），转变终了的温度标以Mf ；之后加热，在As温度逆转变形成高温相，逆相变完成的温度标以Af 。 钢中的马氏体一般不发生逆转变 如果迅速冷却得到新鲜马氏体，之后立即迅速加热，使马氏体来不及回火析出，也会发生逆转变。 据报道,0.8%C钢马氏体，以5000℃/s速度加热时，在590～600℃之间发生了逆相变。 钢中马氏体一般不发生逆转变是个特例。 4.1.2 马氏体相变的判据： (1)无（需）扩散性； (2)具有位向关系，以非简单指数晶面为惯习面； (3)相变伴生大量亚结构，即极高密度的晶体缺陷：如极高密度位错，精细孪晶，细微的层错等。 （4）马氏体相变具有可逆性，新旧相界面可正反两个方向移动。 4.1.3 关于马氏体浮凸 在以往的书刊中，将浮凸现象作为马氏体相变最主要的特征。 本课程不列为马氏体相变特征，有专门一节讲述浮凸问题。浮凸是过冷奥氏体表面转变中普遍存在的现象，马氏体浮凸与其他相变浮凸均呈帐篷形。 4.1.4 马氏体的定义 定义1：马氏体是碳在α—Fe中的过饱和固溶体。（产生于20世纪20年代）。 由于在钢和合金中，马氏体有时不含碳，有时不仅是体心立方晶格，还有密排六方、有序正交、有序面心立方、有序正方等晶格。因此，该定义早已过时。 定义2：在冷却过程中所发生的马氏体转变的产物统称为马氏体。（20世纪50年代提出） 这个定义似乎包揽万象,该定义很不成功。80年代修改为： 定义3：母相无扩散的，以惯习面为不变平面的切变共格的相变产物，统称为马氏体。 定义2和定义3均不完美。它指出了马氏体相变的本质特征，即：无扩散的不变平面应变的晶格改组。但这只是马氏体相变过程的规律性的概括。不是马氏体本身的物理实质的说明。 作为马氏体的定义应当是马氏体自身的物理本质的科学抽象，即指出马氏体自身的属性，而不是马氏体相变过程的属性，不宜用过程的属性代替产物的属性。 因此，这些定义均不成功。 马氏体的定义中应当删除“切变”、“不变平面应变”，因为这些概念不成熟，不能用不成熟的概念定义一个事物。 正确的定义： 马氏体是原子经无需扩散的集体协同位移的晶格改组过程，得到的具有严格晶体学关系和惯习面的，形成相中伴生极高密度位错、或层错或精细孪晶等晶体缺陷的整合组织。 4.1.5. 马氏体相变的定义 1948年，Barrett称马氏体相变是无扩散相变。 1954年，Hull称马氏体相变为“点阵变化时，原子作规则运动，相变区域形状改变，原子不需要扩散的相变”。 1965年，Christian指出“马氏体相变是由于存在一个容易长大机制而发生的；即不需要原子扩散，使新相很快产生，并且使自由焓下降” 。 总之，1965年以前，只强调无扩散、原子协作移动和形状改变（表面浮凸）。 1953年以后，提出了马氏体相变晶体学唯象学说，阐述了“不变平面应变”的概念，即在相变时相界面（惯习面）不应变、不转动。此后，即以晶体学特征来定义马氏体相变。 1978年，Nishiy