第五章 马氏体转变精要.ppt

5.6 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 板条马氏体组织（0.03C-2Mn） （a）光学金相 （b）电子金相 马氏体群：同惯习面，形态上呈平行排列的板条集团 马氏体束：同惯习面，同取向（晶向平行关系）的板条集团 马氏体板条：马氏体的最基本单元，窄而细长。 板条宽度0.1～0.2微米，长度小于10微米，板条间往往存在薄膜状的残余奥氏体 光镜下 组织单元：群（领域）—束—板条 取向关系：K-S, 惯习面：{111} 马氏体束 马氏体群 取向关系：K-S, 惯习面：{111} 光镜下 电镜下 一个奥氏体晶粒内包含几个群，一个群内存在位向差时，也会形成几个束。群和束都是由板条组成。群、束之间均为大角度晶界，板条之间为小角度晶界。 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。 亚结构：位错 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% 残余奥氏体分布在马氏体片间 电镜下 电镜下 光镜下 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。 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） 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 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：在马氏体相变温度范围内，随马氏体形成温度降低，马氏体形态将按 板条状 蝶状 片状 薄片状 亚结构则由位错逐步向孪晶转化。 进行 因此： 同一奥氏体在不同温度可形成不同形态的马氏体。 不同Ms点的奥氏体，形成的马氏体形态不同 MS点高的奥氏体，冷却后形成板条马氏体，亚结构为位错; MS点低的奥氏体， 冷却后形成片状马氏体，亚结构为孪晶; MS点不高不低的奥氏体，冷却后形成混合型组织(片状+板条马氏体)，亚结构为位错+孪晶。 Fe-Ni-C合金冷至MS点以下不同温度时的显微组织 上图为Fe-29%Ni-0.26%C，MS=-66℃ 中图为Fe-31%Ni-0.23%C，MS=-150℃ 下图为Fe-31%Ni-0.28%C，MS=-171℃ 600 700 500 300 400 200 100 0 -100 -200 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 0 温度 ℃ Wc ? 100 Ms Mf 2.影响马氏体形态和亚结构的因素 (2)化学成分 碳含量： A碳含量越高，MS点越低，形成M的温度降低，M由板条向片状转化。 ＜0.3%，板条马氏体； ≈0.3～1.0%，板条马氏体和片状马氏体混合组织， ＞1.0%，片状马氏体。 合金元素： 缩小γ相区的，促使板条M形成； 扩大γ相区的，促使片状M形成； 显著降低γ层错能的，促使εM形成。 Fe-C合金中 不同类型的M （3）奥氏体层错能 随着奥氏体层错能的降低： 马氏体相变按照孪晶 位错马氏体； （只有层错能足够低时，才形成ε马氏体） （4）奥氏体和马氏体强度 马氏体的形态与Ms点处奥氏体屈服强度和 马氏体强度有关系。 当奥氏体屈服强度＜200Mpa 若马氏体强度 高 低 片状马氏体 板条马氏体 形成 当奥氏体屈服强度＞ 200Mpa，形成片状马氏体。 理论解释： 强度低时，滑移变形，在{111}A形成板条马氏体； 强度高时，孪晶变形，在{225}A、 {259}A形成片状马氏体。 (5)滑移和孪生变形的临界分切应力 临界分切应力 孪晶型 位错型 孪晶 滑移 Mf T Ms 温度 5.2、马氏体转变的热力学 四.影响MS点的因素 3、形变与应力 单向拉（压）应力，使Ms↗，