第五章 马氏体相变-01(p1-67).ppt

第五章 马氏体相变 概 述 关于马氏体相变和马氏体的认识的历史性变迁。 战国时代，将钢加热到高温后淬入水或油中急冷的方法提高钢的硬度。 19世纪末期，为了纪念著名的德国冶金学家Adolph Martens，1895年将钢经淬火所得高硬度相称为马氏体Martensite。 20世纪20年代关于马氏体的定义就是碳在a-Fe中的过饱和间隙固溶体。后来发现，有色合金中也存在马氏体，马氏体有时不含碳，晶体结构也不只是体心立方，还有密排六方、有序正交、有序面心立方、有序正方等点阵结构。 20世纪50年代人们就马氏体的定义修改为：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60年代有人在ZrO2非金属材料中发现了马氏体相变。 20世纪80年代将马氏体的定义修改为：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。 1996年给出的马氏体相变的定义为：替换原子经无扩散切变位移（均匀和不均匀的形变）、由此产生形状改变和表面浮凸、呈不变平面应变特征的一级、形核-长大型相变。 1998年将马氏体定义为：点阵畸变的、无扩散的、具有切变分力为主使结构改变，具有形状变化，因此应变能决定相变动力学及相变产物形态的位移型相变，称为马氏体相变。把基本特征属于马氏体型的相变产物统称为马氏体。 2002年出版的国家标准GB7232-1999中将马氏体定义为：钢铁或非铁合金中通过无扩散切变共格型转变（马氏体转变）形成的产物通称为马氏体。 第五章 马氏体相变 5.1 马氏体相变的主要特征 5.2 马氏体的晶体结构 5.3 马氏体的组织形态和亚结构 5.4 马氏体相变热力学 5.5 马氏体相变动力学 5.6 马氏体相变机制 5.7 马氏体的力学性能 5.8 热弹性马氏体与形状记忆效应 5.1 马氏体相变的主要特征 5.1.1 表面浮凸效应和切变共格性 5.1.2 马氏体转变的无扩散性 5.1.3 惯习面和一定的位向关系 5.1.4 亚结构 5.1.5 转变的不完全性 5.1.6 马氏体转变的可逆性 5.1 马氏体相变的主要特征 5.1.1 表面浮凸效应和切变共格性 5.1 马氏体相变的主要特征 5.1.1 表面浮凸效应和切变共格性 5.1 马氏体相变的主要特征 5.1.1 表面浮凸效应和切变共格性 5.1 马氏体相变的主要特征 5.1.1 表面浮凸效应和切变共格性 马氏体片是以两相交界面为中心发生倾斜，在此过程中交界面并未发生旋转； 在表面上，划痕方向只发生简单的改变，说明相变导致均匀变形或切变；划痕不断开、在表面上的连续性表明交界面未发生畸变，界面在变形中继续保持平面; 马氏体和母相间界面上的原子为两相所共有，即新相与母相间保持着共格关系。由于这种界面是以切变维持的共格界面，故称为“切变共格”界面。马氏体的长大便是靠母相中原子作有规则的迁移(即切变)，使界面推移而不改变界面上共格关系的结果。 不变平面 在 “切变共格”的转变中，有的晶面既不畸变也不转动，比如低碳马氏体与奥氏体的界面、高碳马氏体的中脊面，故该晶面被称为不变平面。这种在不变平面上所产生的均匀应变被称为不变平面应变。 图5.4 三种不变平面应变 虚线为变形前形状；实线为变形后形状； 箭头表示变形方向；底为不变平面 图5.4是三种不变平面应变，第一种为简单的膨胀或压缩；第二种为切变；第三种既有膨胀又有切变，钢中马氏体转变即属于这一种。 显然，界面上的原子的排列规律既同于马氏体，也同于奥氏体，这种界面称为共格界面。但不变平面可以是相界面，也可以不是相界面，如孪晶面。如图5.3的中脊面为不变平面，但不是相界面。 共格界面的界面能比非共格界面小，但其弹性应变能却较大，而且这种应变能随马氏体尺寸的增大而增大。但当马氏体长大到一定尺寸，使界面上奥氏体中弹性应力超过其弹性极限时，两相间的共格关系即遭破坏，这时马氏体便停止长大。 5.1 马氏体相变的主要特征 5.1.2 马氏体转变的无扩散性 马氏体转变时，晶体点阵的改组只依赖于原子微量的协作迁移，而不依赖于原子的扩散。这一特征称为马氏体转变的无扩散性。 例如，Fe-Ni合金在极低的温度(-196℃)下。马氏体长大速度仍可达到105cm/s数量级。这一事实足以证明，马氏体转变时铁原子的迁移不可能超过一个原子间距，即相变不可能以扩散的方式进行。 钢中的奥氏体转变为马氏体时，只是点阵由面心立方通过切变改组成体心立方（或体心正方），而马氏体的成分与奥氏体的成分完全一样，这表明马氏体转变时也没有发生原子的扩散。 5.1 马氏体相变的主要特征 5.1.2 马氏体转变的无扩散性 注 意： (