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1、6.6 奥氏体奥氏体稳定化定化奥氏体奥氏体奥氏体奥氏体稳稳定化定化定化定化是指奥氏体在外界因素作用下，促使内是指奥氏体在外界因素作用下，促使内部部结构构发生了某种生了某种变化而使化而使M的的转变呈呈现迟滞的滞的现象。象。奥氏体奥氏体奥氏体奥氏体稳稳定化分定化分定化分定化分为为：奥氏体：奥氏体：奥氏体：奥氏体热稳热稳定化和奥氏体机械定化和奥氏体机械定化和奥氏体机械定化和奥氏体机械稳稳定化定化定化定化1CH6奥氏体稳定化本章总结级6.6.16.6.1奥氏体奥氏体奥氏体奥氏体热稳热稳定化定化定化定化一一一一. .奥氏体奥氏体奥氏体奥氏体热稳热稳定化定化定化定化现现象象象象 淬淬火火时，冷冷却却中中断
2、断会会引引起起奥奥氏氏体体稳定定化化，冷冷却却中中断断后后继续冷冷却却，转变并并不不立立即即恢恢复复，而而要要滞滞后后一一段段温温度度, 转变才才继续进行行。冷冷却却到到室室温温时，未未转变的的残残余余奥氏体量也增多。奥氏体量也增多。 奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体热热稳稳定定定定化化化化程程程程度度度度可可可可用用用用滞滞滞滞后后后后温温温温度度度度 以以以以及及及及室室室室温温温温时时的的的的残残残残余余余余奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体增增增增量量量量 来来来来表表表表示示示示。冷冷却却缓慢慢相相当当于于在在一一连串串温温度度下下的的短短时间停停留留，故故也也会会造造成成稳定定化化。实例例：油油淬得
3、到的残余奥氏体比水淬多。淬得到的残余奥氏体比水淬多。引起引起引起引起热稳热稳定化的必要条件定化的必要条件定化的必要条件定化的必要条件是：碳和氮是：碳和氮的存在。的存在。热稳定化有一温度上限，通常定化有一温度上限，通常以以MC表示，只有在表示，只有在MC点以下，等温停留点以下，等温停留或或缓冷才会造成冷才会造成热稳定化。定化。2CH6奥氏体稳定化本章总结级2.2.影响影响影响影响热稳热稳定化的因素定化的因素定化的因素定化的因素 影影响响热稳定定化化的的因因素素是是等等温温温温度度和和等等温温时间，同同时也也受受已已生生成成的的马氏体量的影响。氏体量的影响。 1.1.长时间等等温温时，等等温温温温
4、度度越越高高，稳定定化化越越快快，稳定定化化程程度度越越低低；短短时间等等温温时，等等温温温温度度越越高高，稳定定化化越越慢慢，稳定定化化程程度度越越大大。但但热稳定定化化有有一一温温度度上上限限，用用MC表表示示。只只有有在在MC以以下下停停留留才才会会产生生热稳定化。定化。2.2.等温温度一定等温温度一定时，等温，等温时间越越长，稳定化程度先增后减定化程度先增后减.3.3.已已转变的的马氏体量越多，奥氏体的氏体量越多，奥氏体的稳定化程度也越高。定化程度也越高。4.4.冷却速度愈大，奥氏体的冷却速度愈大，奥氏体的稳定化定化程度也越小。程度也越小。5.5.奥氏体的含碳奥氏体的含碳(氮氮)量越高
5、，奥氏量越高，奥氏体的体的稳定化程度也越高。碳、氮在缺陷定化程度也越高。碳、氮在缺陷处偏聚。偏聚。 3CH6奥氏体稳定化本章总结级6.6.2 6.6.2 奥氏体机械奥氏体机械奥氏体机械奥氏体机械稳稳定化定化定化定化 在在Md以以上上，对奥奥氏氏体体进行行塑塑性性变形形，当当形形变量量足足够大大时，可可引引起起奥奥氏氏体体稳定定化化使使随随后后的的马氏氏体体相相变困困难，这种种稳定定化化现象象称称为机机机机械械械械稳稳定定定定化化化化。即即马氏氏体体相相变困困难，MS点点降降低低，残残余余奥奥氏氏体增多。体增多。在在Md以下，以下，对奥氏体奥氏体进行塑性行塑性变形，可以形，可以诱发马氏体相氏体相
6、变，但也会使未但也会使未转变的奥氏体的奥氏体发生生相硬化相硬化，从而使残余奥氏体机械，从而使残余奥氏体机械稳定化。定化。4CH6奥氏体稳定化本章总结级本本节小小结1、奥氏体、奥氏体稳定化的定定化的定义。2、奥氏体、奥氏体稳定化的定化的类型、形成条件及影响因素：型、形成条件及影响因素：奥氏体奥氏体热稳定化和奥氏体机械定化和奥氏体机械稳定化。定化。5CH6奥氏体稳定化本章总结级6 6.7.1 .7.1 钢钢的的的的强韧强韧化化化化热处热处理理理理一一.Q-P.Q-P处处理工理工艺艺 淬火后迅速在一定温度下保持（淬火后迅速在一定温度下保持（简称称为淬火分配淬火分配，即，即Q-P处理）。理）。 6.7
7、 马氏体氏体转变的的应用用6CH6奥氏体稳定化本章总结级二二二二. .材料的材料的材料的材料的韧韧化化化化 利用利用马氏体相氏体相变可以使材料可以使材料韧化。化。例如相例如相变诱发塑性塑性钢 (TRIP钢)，其典型成分，其典型成分为：Fe-9Cr-8Ni-4Mo-2Mn-2Si-0.3C(wt%)，这类钢综合合利用利用马氏体相氏体相变产生的塑性，以及形生的塑性，以及形变热处理提供的理提供的强化，比一般超化，比一般超高高强度度钢具有更具有更为优越的越的强韧性。性。7CH6奥氏体稳定化本章总结级1. 1.低碳低碳低碳低碳钢钢中的中的中的中的马马氏体氏体氏体氏体 含碳量低于含碳量低于0.2%的低碳的
8、低碳钢和低合金碳和低合金碳钢（如（如15、15MnVB、15SiMn3Mo等等钢）的）的马氏体基本全是氏体基本全是板条板条马氏体氏体。（一）工（一）工（一）工（一）工业业用用用用钢钢中中中中马马氏体形氏体形氏体形氏体形态态及及及及应应用用用用2. 2.中碳中碳中碳中碳结结构构构构钢钢中的中的中的中的马马氏体氏体氏体氏体 含碳量高于含碳量高于0.2%、低于、低于0.6%的中碳的中碳钢（如（如45、40Cr等等钢）的的马氏体氏体为板条板条马氏体和片状氏体和片状马氏体的混合氏体的混合组织，残余奥氏体少，残余奥氏体少。但在正常淬火工但在正常淬火工艺条件下得到的条件下得到的马氏体氏体组织细微，在常用的放
9、大微，在常用的放大倍数下，不易清晰地辨倍数下，不易清晰地辨认出来。出来。8CH6奥氏体稳定化本章总结级3. 3.高碳工具高碳工具高碳工具高碳工具钢钢中的中的中的中的马马氏体氏体氏体氏体 含碳量高于含碳量高于0.8%的高碳的高碳钢（如（如T8、T12等等钢）的）的马氏体全氏体全部部为片状片状马氏体，残余奥氏体多氏体，残余奥氏体多。但在正常淬火工。但在正常淬火工艺条件下得条件下得到的到的马氏体氏体组织为片状片状马氏体和一定量的板条氏体和一定量的板条马氏体氏体，在常用，在常用的放大倍数下，片状特征不明的放大倍数下，片状特征不明显，因，因为淬火后淬火后组织为未溶的碳未溶的碳化物化物质点加点加隐晶晶马氏
10、体氏体（或（或隐针马氏体氏体，因，因为马氏体氏体组织极极细，在一般在一般显微微镜下，其下，其针状晶体很不明状晶体很不明显，故而得名）。如果提，故而得名）。如果提高温度，容易得到粗大的高温度，容易得到粗大的针状状马氏体，因氏体，因为高碳高碳马氏体氏体针的最的最大尺寸受大尺寸受实际奥氏体晶粒大小所限制。奥氏体晶粒大小所限制。9CH6奥氏体稳定化本章总结级 先形成的先形成的马氏体片横氏体片横贯整个整个奥氏体晶粒，但不能穿奥氏体晶粒，但不能穿过晶界和晶界和孪晶界。后形成的晶界。后形成的马氏体片不能氏体片不能穿穿过先形成的先形成的马氏体片，所以越氏体片，所以越是后形成的是后形成的马氏体片越氏体片越细小。
11、小。 原始奥氏体晶粒原始奥氏体晶粒细，转变后后的的马氏体片也氏体片也细。当最大。当最大马氏体氏体片片细到光到光镜下无法分辨下无法分辨时，该马氏体称氏体称隐隐晶晶晶晶马马氏体氏体氏体氏体。45钢正常淬火正常淬火组织奥氏体奥氏体+马氏体氏体10CH6奥氏体稳定化本章总结级1 1、低碳、低碳、低碳、低碳钢钢和低碳合金和低碳合金和低碳合金和低碳合金钢钢的的的的强强烈淬火烈淬火烈淬火烈淬火 低低碳碳钢和和低低碳碳合合金金钢采采用用强烈烈淬淬火火可可以以获得得几几乎乎全全部部是是板板条条马氏体。氏体。2 2、中碳低合金、中碳低合金、中碳低合金、中碳低合金钢钢和中碳合金和中碳合金和中碳合金和中碳合金钢钢的高
12、温加的高温加的高温加的高温加热热淬火淬火淬火淬火 中中碳碳低低合合金金钢和和中中碳碳合合金金钢采采用用一一般般淬淬火火获得得混混合合马氏氏体体，而而采采用用高高温温加加热淬淬火火可可以以获得得几几乎乎全全部部是是板板条条马氏氏体体或或板板条条马氏氏体加少量片状体加少量片状马氏体。可大幅度提高氏体。可大幅度提高钢的的韧性。性。3 3、高碳、高碳、高碳、高碳钢钢的低温快速、短的低温快速、短的低温快速、短的低温快速、短时间时间加加加加热热淬火淬火淬火淬火高碳高碳钢的低温快速、短的低温快速、短时间加加热淬火，奥氏体中保留碳化物淬火，奥氏体中保留碳化物而使奥氏体中含碳量降低，淬火后而使奥氏体中含碳量降低
13、，淬火后获得更多的板条得更多的板条马氏体。氏体。（二）工（二）工（二）工（二）工业业用用用用钢钢中中中中马马氏体形氏体形氏体形氏体形态态的的的的应应用用用用11CH6奥氏体稳定化本章总结级6.7.26.7.2奥氏体奥氏体奥氏体奥氏体稳稳定化的定化的定化的定化的应应用用用用1.1.为减少工件淬火减少工件淬火变形而有意保持一定量的残余奥氏体。形而有意保持一定量的残余奥氏体。(1)分分级淬火淬火(2)等温淬火等温淬火(3)提高奥氏体化温度，使碳化物提高奥氏体化温度，使碳化物较多的溶入奥氏体，降低多的溶入奥氏体，降低MS点。点。2.2.为保保证工件有工件有较高的硬度和耐磨性、尽量减少残余奥氏体的量。高
14、的硬度和耐磨性、尽量减少残余奥氏体的量。(1)采用采用较快冷速的普通淬火快冷速的普通淬火(简单工件工件)(2)采用采用MS点附近作短点附近作短暂停留的分停留的分级淬火淬火(3)淬火后淬火后进行冷行冷处理理时两者之两者之间的的时间间隔隔应尽量短。尽量短。 残残余余奥奥氏氏体体不不仅降降低低淬淬火火钢的的硬硬度度和和耐耐磨磨性性，而而且且在在工工件件使使用用过程程中中，残残余余奥奥氏氏体体会会继续转变成成马氏氏体体，使使这就就要要求求高高精精度度的的工工件件，如如，精精密密丝杠杠，精精密密量量具具，精精密密轴承承等等。为了了保保证使使工工件件形形状状，尺尺寸寸发生生变化化，影影响响工工件件的的尺尺
15、寸寸精精度度，用用期期间的的精精度度，淬淬火火工工件件冷冷却却到到室室温温后后，在在冷冷却却到到-78或或-183，来来最最大大限限度度消消除除残残余余奥奥氏氏体体，达达到到增增加加硬硬度度，耐耐磨磨性性与与尺尺寸寸稳定定性性的的目目的的，这种种处理成理成“冷冷处理理”。 3.3.为保保证工件尺寸的工件尺寸的稳定性和定性和钢的的强韧性而提高残余奥氏体的性而提高残余奥氏体的稳定性定性。12CH6奥氏体稳定化本章总结级 一、形状一、形状一、形状一、形状记忆记忆效效效效应应 形形状状记忆合合金金：某某些些合合金金在在马氏氏体体状状态下下进行行塑塑性性变形形后后，再将其加再将其加热到到Af温度以上，便
16、会自温度以上，便会自动恢复到母相原来的形状恢复到母相原来的形状。6.7.36.7.3形状形状形状形状记忆记忆效效效效应应13CH6奥氏体稳定化本章总结级 形状形状记忆效效应(链接接)：单程程(链接接)、双程、双程 形状形状记忆效效应的基本原理：的基本原理： 形形状状记忆效效应是是有有马氏氏体体转变的的热弹性性马氏氏体体及及伪弹性性行行为引引起的。起的。形状记忆效应示意图。形状记忆效应示意图。(a)单程形状单程形状记忆效应记忆效应(b)双程形状记忆效应双程形状记忆效应单程形状记忆效应原理单程形状记忆效应原理 14CH6奥氏体稳定化本章总结级形状记忆合金的应用实例：形状记忆合金的应用实例：形状记忆
17、合金的应用实例：形状记忆合金的应用实例：血血管管支支架架NiTi折叠发射自动张开的宇航天线折叠发射自动张开的宇航天线(链接链接)爬行机器人的爬行驱动装置移动机构整体图爬行机器人的爬行驱动装置移动机构整体图15CH6奥氏体稳定化本章总结级6.7.5 6.7.5 防止防止防止防止焊焊接冷裂接冷裂接冷裂接冷裂缝缝 焊接接用用钢的的含含碳碳量量低低，其其MS点点应不不低低于于300300，形形成成板板条条马氏氏体体并并“自自回回火火”。而而中中碳碳高高强度度焊接接用用钢焊接接时及及焊接接后后冷冷却却时应预热、缓冷。冷。 6.7.6 6.7.6 中中中中MnMn耐磨耐磨耐磨耐磨铸铁铸铁 Mn扩大奥氏体区
18、，使碳曲大奥氏体区，使碳曲线右移并降低右移并降低MS点，易形成点，易形成马氏体，氏体，提高耐磨性。提高耐磨性。 6.7.4 Zr6.7.4 Zr2 2OO基陶瓷的多晶型性基陶瓷的多晶型性基陶瓷的多晶型性基陶瓷的多晶型性转变转变 1170 2730 3680 mZr2O tZr2O CZr2O 熔体熔体 晶格晶格类型型 单斜斜 四方四方 立方立方 其中其中tZr2OmZr2O属于属于马氏体相氏体相变，通，通过无无扩散切散切变来来实现。16CH6奥氏体稳定化本章总结级本章小本章小结1.1.基本概念：基本概念：马氏体、氏体、马氏体氏体转变2.2.马氏体氏体(M)相相变的五个主要特征的五个主要特征3.
19、3.马氏氏体体的的晶晶体体结构构(体体心心立立方方、正正方方)，马氏氏体体的的两两种种基基本本形形态(板板条条马氏氏体体和和片片状状马氏氏体体)，影影响响马氏氏体体形形态及及其其内内部部亚结构构的的因因素素(Wc、形形成成温温度度)4. 马氏氏体体转变的的热力力学学条条件件(TMs)、驱动力力、T0、MS、Mf的的物物理理意意义、Ms点很低的原因、点很低的原因、马氏体形成的两个条件、影响氏体形成的两个条件、影响钢的的MS点因素点因素5. 马氏体氏体转变动力学主要有四种方式，各种方式的特征。力学主要有四种方式，各种方式的特征。6. 马氏体转变机制：形核理论、三种切变模型。7. 马氏氏体体的的性性
20、能能：力力学学性性能能的的显著著特特点点、马氏氏体体高高硬硬度度(高高强度度)的的本本质(变强化机制化机制)、强度和度和韧性与含碳量及性与含碳量及亚结构的关系；高碳构的关系；高碳马氏体的氏体的显微裂微裂纹。8. 奥氏体奥氏体稳定化：定化：热稳定化和机械定化和机械稳定化。定化。9. 马氏体转变的应用。17CH6奥氏体稳定化本章总结级本章思考本章思考本章思考本章思考题题（1）马氏体和氏体和马氏体氏体转变的本的本质。马氏体的晶体氏体的晶体结构的构的类型。型。（2）马氏体氏体转变的主要特征的主要特征(五个特征的内容：非恒温性、切五个特征的内容：非恒温性、切变共格性和表面浮凸效共格性和表面浮凸效应、无、
21、无扩散性、与奥氏体存在着散性、与奥氏体存在着严格的晶体学格的晶体学关系、可逆性）。哪些关系、可逆性）。哪些实验现象可以象可以说明明马氏体氏体转变具有无具有无扩散性散性？（3）马氏体有哪两种基本形氏体有哪两种基本形态？它？它们在在亚结构以及力学性能上有构以及力学性能上有什么差异什么差异? 影响影响马氏体形氏体形态及其内部及其内部亚结构的因素有哪些？（两种基构的因素有哪些？（两种基本形本形态是板条是板条马氏体和片状氏体和片状马氏体：形成的氏体：形成的钢和合金、形成温度、和合金、形成温度、组织特征、金相形特征、金相形态、立体形、立体形态、晶体、晶体类型、型、亚结构、与奥氏体的构、与奥氏体的晶体学关系
22、、形成晶体学关系、形成过程、残余奥氏体、力学性能）程、残余奥氏体、力学性能）18CH6奥氏体稳定化本章总结级（4）马氏体的形成的氏体的形成的热力学条件；力学条件；To、Ms、Mf、Md点有什么物点有什么物理意理意义？Ms点点为什么很低？什么很低？马氏体氏体转变的的驱动力是什么？力是什么？马氏体的氏体的形成条件是什么？影响形成条件是什么？影响钢的的MS点因素有哪些？如何影响？点因素有哪些？如何影响？马氏体氏体转变量与温度的关系是什么？自回火的概念。量与温度的关系是什么？自回火的概念。（5）马氏体氏体转变的的动力学主要有哪几种方式？各种方式有什么特力学主要有哪几种方式？各种方式有什么特征？征？（6）马氏体的力学性能有何氏体的力学性能有何显著特点？著特点？钢中中马氏体具有高硬度、氏体具有高硬度、高高强度的本度的本质是什么是什么(强化机制）化机制）? 淬火淬火钢的硬度与的硬度与马氏体的硬度是氏体的硬度是否相同？否相同？为什么什么? 马氏体的性能与形氏体的性能与形态、亚结构有什么关系？构有什么关系？（7）奥氏体）奥氏体稳定化的概念。定化的概念。热稳定化和机械定化和机械稳定化的区定化的区别。19CH6奥氏体稳定化本章总结级
