第四章马氏体转变教学课件.ppt

对于某些合金，奥氏体可以在冷却时转变为马氏体，而已形成的马氏体重新加热时又能无扩散地转变为奥氏体，这种现象称为马氏体转变的可逆性，马氏体直接向奥氏体的转变称为马氏体的逆转变。 5.7热弹性马氏体与形状记忆效应 在一系列铁合金和非铁合金中，如Fe-Ni、Ag-Cd、Cu-Al、Cu-Al-Zn、 Ni-Ti和In-TL合金中，均可观察到马氏体的逆转变。 但在一般碳钢中不发生按马氏体转变机构的逆转变，因为在加热时马氏体分解为铁素体和渗碳体。 5.7热弹性马氏体与形状记忆效应 1. 热弹性马氏体 正常马氏体 热弹性马氏体： 某些非铁合金进行M转变时，可始终保持界面共格。 M随T ↘ 而长大、随T ↗而缩小， 即温度的升降可引起M的消长。 热弹性马氏体的必要条件： ①马氏体与母相界面必须维持共格关系； ②母相应具有有序点阵结构，保持母相与M之间的可逆性。 在热弹性M相变中，由相变所产生的形状变化靠新相和母相界面附近的弹性变形协调，随M片长大，界面上弹性应变能增加，并在一定的温度下，会达到相变的化学驱动力和机械阻力平衡——热弹性平衡。 温度下降时，相变驱动力增大，M片长大。 温度上升时，相变驱动力减小，M界面反向推回，造成M片收缩。 因为共格界面始终未破坏，所以M片随温度升降而呈现消长的情况。 热弹性马氏体形成原因： 图4-23 马氏体与奥氏体的共格关系及其破坏 随马氏体长大，靠近界面的奥氏体弹性切应变也愈来愈大，当应力值超过奥氏体的屈服极限时，将发生塑性变形，界面共格联系被破坏。这时的马氏体要通过扩散才能继续长大，实际上马氏体已停止长大。 热弹性M： M片随温度的降低而长大， 随温度的升高而缩小。 伪弹性马氏体： 由应力升降引起M的长大和缩小。 卸载后弹性恢复 弹性变形 M P 宏观变形恢复 应变δ/% 应力σ/Mpa Ag—Cd合金的应力—应变图 宏观变形 P 逆转变 M ①某些合金在马氏体状态下进行塑性变形后，再加热到Af 温度以上，会自动恢复到母相原来的形状。 ②再次冷却到Mf 温度以下，它又自动恢复到原来塑性变形后马氏体形状。 ①为单程记忆效应； 兼有①、 ②为双程记忆效应。 马氏体状态 塑性变形 加热到 Af以上 冷却到 Mf以下 单程记忆效应 双程记忆效应 2. 形状记忆效应 5.7热弹性马氏体与形状记忆效应 2. 形状记忆效应 AB---母相的弹性应变 BC---产生应力诱发M CD---M的弹性变形 D----去应力，M弹性恢复?伪弹性恢复（DE）， 当应力降至零时，宏观应变并未完全恢复。 剩余M在加热至As温度时发生逆转变 ?出现形状记忆效应（FG） 至Af温度逆转变完成，应力恢复至G HG为剩余的永久塑性变形，不能恢复。 形状记忆合金应用： 自动组装结构件 紧固件 智能材料 热能—机械能转换装置 热敏器件 医疗器件 形状记忆合金形成条件： 必须有热弹性马氏体转变； 母相具有有序结构； 亚结构是孪晶或层错。 马氏体的类型及其特征对比C%↑，Ms↓，条状→片状，位错→孪晶 特征 条状马氏体 片状马氏体 惯习面 （111）γ （225）γ （259）γ 位向关系 K—S关系 {111}γ‖ {110}α′ （110）γ‖ （111）α′ K—S关系 {111}γ‖ {110}α′ （110）γ‖ （111）α′ 西山关系 （111）γ‖ {110}α′ （211）γ‖ （110）α′ 形成温度 Ms350℃ Ms≈200～100℃ Ms100℃ C% 0.3 0.3～1时为混合型 1～1.4 1.4～2 组织形态 条宽为0.1～0.3μm惯习面指数相同的马氏体构成马氏体群，在一个奥氏体晶粒内可形成3～4个马氏体群，而在一个马氏体群内含有3～6个马氏体块，块间为大角度晶界 呈凸透镜片状，中间稍厚，初生片横贯奥氏体晶粒，次生片较小，互成交角，相互撞击，接合处有微裂纹，片的中央有中脊，常将之看成惯习面。 同左，在两个初生片之间见到“Z”字形分布的细薄片 亚结构 高密度位错网络，形成位错胞，常见到少量细小孪晶 宽度50埃的细小孪晶，以中脊为中心，随MS下降，相变孪晶区增大，片的边缘为复杂的直线式螺位错列 残奥 呈薄片膜状 存在于片的周围，随含量增加而增加 形成过程 各自独立形核，10-4s/片,MS高，无爆发转变 降温形成，长大速率高10-7s/片，MS低时，有爆发转变 本章小结 1. 基本概念：马氏体、马氏体转变、正方度、·········· 2. 马氏体(M)相变的五个主要特征 3. 马氏体的晶体结构（体心立方、正方），马氏体的两种基本形态（板条马氏体和片状马氏体），影响马氏体