固态相变原理与应用课件第7章 马氏体相变.pptVIP

影响马氏体形态及其内部亚结构的因素1）化学成分母相奥氏体的化学成分是影响马氏体形态及其内部亚结构的主要因素，其中尤以碳含量最为重要。在Fe-C合金中：在其他合金元素中，凡能缩小γ相区的均能促使得到板条状马氏体；凡能扩大γ相区的将促使马氏体形态从板条状转化为片状。能显著降低奥氏体层错能的合金元素（如Mn）将促使转化为ε马氏体。马氏体形态与含碳量的关系0.2%C0.45%C1.2%C2）马氏体的形成温度随马氏体的形成温度降低由于马氏体相变是在Ms～Mf之间进行的，因此，对于一定成分的奥氏体来说，有可能转变成几种不同形态的马氏体。Fe-Ni-C合金马氏体形态与碳含量的关系Ms点较高的奥氏体，可能只形成板条状马氏体；Ms点略低的奥氏体，可能形成板条状与片状的混合组织；Ms点更低的奥氏体，不再形成板条状马氏体，相变一开始就形成片状马氏体；Ms点极低的奥氏体，片状马氏体也不再形成，而只能形成薄片状马氏体。3）奥氏体的层错能奥氏体的层错能低时，易形成ε马氏体。但层错能对其他形态马氏体的影响尚不统一。一般认为，奥氏体的层错能愈低，愈难于形成相变孪晶，而愈趋向于形成位错型马氏体。如层错能极低的18-8不锈钢在液氮温度下也只能形成位错板条状马氏体。4）奥氏体与马氏体的强度马氏体的形态还与Ms点处的奥氏体的屈服强度以及马氏体的强度有关。当奥氏体屈服强度200MPa时:若形成的马氏体的强度较低，则得到{111}γ惯习面的板条状马氏体；若形成的马氏体的强度较高，则得到{225}γ惯习面的片状马氏体；当奥氏体的屈服强度200MPa时，形成强度较高的{259}γ惯习面的片状马氏体。此现象的相变理论基础是：相变应力的松弛若在奥氏体和马氏体内都以滑移变形方式进行，则形成{111}γ板条状马氏体；若在奥氏体内以滑移变形方式，而在马氏体内以孪生变形方式进行，则形成{225}γ片状马氏体；若只在马氏体内以孪生变形方式进行，则形成{259}γ片状马氏体。5）滑移和孪生变形的临界分切应力的大小马氏体的内部亚结构取决于相变时的变形方式是滑移变形还是孪生变形。即滑移变形和孪生变形的临界分切应力大小是控制马氏体亚结构及其形态的因素。滑移和孪生的临界分切应力与温度的关系若T0′位于Ms～Mf之间，在较高温度（Ms～T0′），形成位错型马氏体；在较低温度（T0′～Mf），形成孪晶型马氏体。若Ms～Mf均高于T0′，则全部形成位错型马氏体；若Ms～Mf均低于T0′，则全部形成孪晶型马氏体奥氏体的稳定化指奥氏体的内部结构在外界因素作用下发生某种变化而使奥氏体向马氏体的转变呈现迟滞的现象。通常把奥氏体的稳定化分为热稳定化和机械稳定化两类。1)奥氏体的热稳定化淬火时因缓慢冷却或在冷却过程中停留而引起奥氏体的稳定性提高，使马氏体转变迟滞的现象称为奥氏体的热稳定化。1.3.3奥氏体的稳定化若在Ms点以下TA温度停留一段时间后再继续冷却马氏体转变并不立即恢复，而是要冷至Ms′温度后才重新形成马氏体，即要滞后θ（θ＝TA—Ms′）度相变才能继续进行。Ms点以下奥氏体热稳定化现象示意图5）磁场的影响钢在磁场中淬火冷却时，外加磁场将诱发马氏体相变，与不加磁场相比，Ms点升高，并且相同温度下的马氏体转变量增加。但是，外加磁场只使Ms点升高，而对Ms点以下的相变行为并无影响。外加磁场对马氏体转变过程的影响外加磁场影响马氏体相变的原因，主要是外加磁场使具有最大磁饱和强度的马氏体相趋于更稳定。在磁场中马氏体的自由能降低，非铁磁相奥氏体自由能的影响不大，因此平衡温度T0升高，Ms点也随之升高（如图所示）。外加磁场引起Ms点升高的热力学示意图外加磁场实际上是用磁能补偿了一部分化学驱动力，由于磁力诱发而使马氏体相变在Ms点以上即可发生。1）马氏体形核1、马氏体相变不是均匀形核的，在奥氏体中已经预先存在具有马氏体结构的微区。2、当奥氏体被过冷至某一温度，尺寸大于该温度下临界晶核尺寸的核胚就能成为晶核，长成一片马氏体。3、当大于临界尺寸的核胚消耗殆尽时，相变也就停止，进一步降低温度才使更小的核胚成为晶核而长成马氏体，即为马氏体相变的降温瞬时形核。马氏体相变的形核理论马氏体相变仍然是一个形核和长大的过程。2）马氏体核胚一般认为马氏