4.2马氏体相变的分类及动力学.ppt

1．按相变驱动力分类 2．按马氏体相变动力学特征分类 4.2 马氏体相变的分类 及动力学 1．按相变驱动力分类 1）.相变驱动力大的马氏体相变。相变驱动力较大，达几百卡/克原子. 2）.相变驱动力小的马氏体相变。这种相变的驱动力很小，只有几卡/克原子到几十卡/克原子。如面心立方的母相转变为六方相马氏体以及热弹性马氏体。 马氏体和母相的自由焓与温度的关系示意图 马氏体相变动力学分为： ①变温相变动力学，碳素钢、合金钢的马氏体相变一般属于此类； ②等温相变动力学，在Fe-Ni-Mn等特殊合金中出现； ③爆发型转变动力学，在Fe-Ni合金中出现；此外，还有如在铬轴承钢和高速钢中出现的变温转变兼有等温相变的动力学。 2．按马氏体相变动力学特征分类 1）．变温马氏体相变 在Ms以下，随着温度的降低，马氏体转变量不断增加 ，转变量与（Ms-Tq）呈现线性关系。用下式表示： 其中，α为常数，取决于成分，对于碳素钢， α ＜0.011%C。 Fe-C合金变温马氏体相变动力学曲线 30CrNi4Mo钢马氏体的变温动力学曲线 2）．等温马氏体相变 某些Fe-Ni-Mn，Fe-Ni-Cr合金或某些高合金钢，在一定条件下恒温保持，经过一段孕育期也会产生马氏体，并随着时间的延长，马氏体量增加。此称为马氏体的等温形成 Fe-Ni-Mn合金等温马氏体转变动力学C-曲线 轴承钢等温马氏体组织 U-0.85Cr合金等温马氏体转变C-曲线。 3）．爆发型马氏体相变 马氏体点低于室温的某些合金，当冷却到一定温度MB（MBMs）时，在瞬间形成大量马氏体T—f曲线的开始阶段呈垂直上升的势态。此称爆发型马氏体相变。 Fe-Ni-C合金马氏体转变动力学曲线 4）.热弹性马氏体相变 弹性马氏体相变是指马氏体与母相的界面可以发生双向可逆移动。分为热弹性和机械弹性两类。 本节主要讲热弹性马氏体。 热弹性马氏体形成特点是： 冷却到略低于T0温度开始形成马氏体，加热时又立刻进行逆转变，相变热滞很小。如图4-8示出了相变热滞的比较。可见，Fe-Ni合金马氏体相变的热滞大。冷却时，冷到Ms= -30℃，发生马氏体相变；加热时，温度升到As =390℃，马氏体逆转变为奥氏体。而Au-Cd马氏体相变的热滞小得多。 Fe-Ni 合金和Au-Cd合金马氏体相变的热滞 热弹性马氏体形成的本质性特征 热弹性马氏体形成的本质性特征是：马氏体和母相的界面在温度降低及升高时，作正向和反向移动，并可以多次反复。从Ms降到Mf ，再升温到As 、Af ，每一片马氏体都可以观察到形核—长大—停止—缩小—消失这样一个完整的消长过程。 a.25.5℃ b.8.5℃ c.-19℃ e.-41℃ f.-29℃ g.-17℃ d.-28.5℃ h.26.5℃ 图4-7解 热弹性马氏体在升温、降温过程中的弹性消长 Ni- Cu14.2-Al4.3, Ms = -38℃, a)在室温施以少量塑性变形诱发部分马氏体 。 b) 到 h) 为降温和升温过程中的马氏体消长情况。 钢中一般不发生热弹性马氏体相变 在钢中，奥氏体可转变为变温马氏体。 1）由于相变热滞很大，难以发生逆转变。 2）在马氏体相变过程中，碳原子已经扩散，或马氏体随即自回火； 3）马氏体和奥氏体的共格界面已经破坏，当然难以逆转变为奥氏体了。 5.表面马氏体的形成 表面马氏体则不受三向压应力的阻碍，比较容易转变。在稍高于Ms点的温度下等温，往往会在表面出现马氏体组织，称为表面马氏体。 表面马氏体的惯习面不是 而是 。位向关系是西山关系，形貌为条片状。 18CrNiWA钢的表面马氏体的変温转变（a）冷却到375℃，～1％马氏体；（b）冷却到345℃，8％马氏体；（c）冷却到330℃，50％马氏体； 表面马氏体在奥氏体晶界处形核 表面马氏体转变也是形核和核长大的过程。形核地点是在奥氏体晶界处。