马氏体相变理论与结构.ppt

马氏体相变理论和结构;;图4-1 奥氏体的正八面体间隙 a) 马氏体的扁八面体间隙 b) ; 马氏体点阵常数和碳含量的关系;; 马氏体的正方度;§4.2 马氏体相变的主要特征;（2）表面浮凸现象和不变平面应变;图4-4 直线划痕的变形情况 （a）实验结果 （b）在界面处失去共格 （c）划痕扭曲;② 惯习面和不变平面;③ 不变平面应变 ;不变平面;（3）马氏体和奥氏体具有一定的位向关系; 西山关系：; G-T关系： 和 K-S关系略有偏差 {111}γ∥{110}M 差10 110γ∥111M 差20 K-S关系和西山关系的比较： 晶面关系相同，只是晶面内的方向相差 5016’。;（4）马氏体相变的变温性;图4-11 转变量-温度关系;（5）马氏体相变的可逆性;§4.3 马氏体的形态及其亚结构; 许多相互平行的板条组成一个板条束，它们具有相同的惯习面。 板条马氏体的惯习面为{111}γ，位向关系为K-S关系。由于有四个不同的{111}γ面，所以一个奥氏体晶粒内可能形成四种马氏体板条束。 每个惯习面上可能有六种不同的取向，板条束内具有相同取向的小块称为板条块，常常呈现为黑白相间的块。; 板条马氏体的亚结构为高密度位错，所以板条马氏体也称为位错马氏体 。 不呈孪晶关系的板条间存在一层残余奥氏体薄膜，这种微量的残余奥氏体对板条马氏体的韧性贡献很大。 呈孪晶关系的板条间就不存在这种残余奥氏体薄膜。;图4-13 （a）板条马氏体 （b）片状马氏体;§4.3.2 片状马氏体; 先形成的第一片马氏体横贯整个奥氏体晶粒，使后形成的马氏体片的大小受到限制。后形成的马氏体片，则在奥氏体晶粒内进一步分割奥氏体晶粒，所以后形成的马氏体片越来越短小。 片状马氏体的立体外形呈双凸透镜状，多数马氏体片的中间有一条中脊面，相邻马氏体片互不平行，大小不一，片的周围有一定量的残余奥氏体。; 惯习面：随形成温度的下降，由{225}γ变为{259}γ，位向关系由K-S关系变为西山关系。 亚结构为细小孪晶，一般集中在中脊面附近，片的边缘为位错。随形成温度下降，孪晶区扩大。 马氏体片互成交角，后形成的马氏体片对先形成的马氏体片有撞击作用，接触处产生显微裂纹。;§4.3.3 影响马氏体形态及其亚结构的因素;（2）奥氏体与马氏体的强度; 当马氏体在较高温度形成时，滑移的临界分切应力较低，滑移比孪生更易于发生，从而在亚结构中留下大量位错，形成亚结构为位错的板条马氏体。 由于温度较高，奥氏体和马氏体的强度均较低。相变时，相变应力的松驰可以同时在奥氏体和马氏体中以滑移方式进行，故惯习面为 (111)γ 。 ; 随着形成温度的下降，孪生的临界分切应力较低，变形方式逐渐过渡为以孪生进行，形成亚结构为孪晶的片状马氏体。 若奥氏体的σS低于206MPa，应力在奥氏体中以滑移方式松弛。由于形成的马氏体强度较高，应力在马氏体中只能以孪生方式松弛，则形成惯习面为 (225)γ的片状马氏体。 若奥氏体的σS超过206MPa，相变应力在两相中均以孪生方式松弛，则形成惯习面为 (259)γ的片状马氏体。 ;§4.3.4 工业用钢淬火马氏体的金相形态;（2）中碳结构钢中的马氏体;（3）高碳工具钢中的马氏体;§4.4 马氏体相变热力学; 相变化学驱动力用来提供切变能量、亚结构储存能、膨胀应变能、共格应变能、界面能等，所以要有足够大的相变驱动力。 Ms点为奥氏体和马氏体两相自由能之差达到相变所需的最小驱动力（临界驱动力）时的温度。;§4.4.2 影响钢的Ms 点的因素; 合金元素 除 Co、Al外，其它合金元素均降低Ms 点。 解释： 碳或者合金元素降低A3点，降低奥氏体的自由能并提高马氏体（过饱和铁素体）的自由能，也降低了T0 温度，从而降低Ms 点。 碳或者合金元素固溶强化了奥氏体，σs ↑，使切变所需能量增高，Ms ↓。;（2）其它因素对Ms 点的影响;§4.4.3 应变诱发马氏体; 在Ms~Md之间对奥氏体进行塑性变形，为向马氏体转变提供了机械驱动力，从而使相变可以在较高的温度发生，即相当于升高了Ms温度。 在Ms~Md温度范围的塑性变形度越大，由形变诱发的马氏体量越大。但对未转变的奥氏体，在随后的冷却过程中，马氏体相变却受到了抑制（发生了机械稳定化）。;§4.4.4 奥氏体的机械稳定化;原因：;§4.5 马氏体相变动力学; 降温时，马氏体量的增加是靠新马氏体的不断产生，而不是靠先形成马氏体的长大。;§4.5.2 残余奥氏体; 为