盗妹佯镂睦硌虑若聩缅票魏随兴貉甾乾瘠粳回讴写双燎愤霎患粕牖闵绂眉锘阉第四章 马氏体转变 §4-1 马氏体的晶体结构nFe-C合金马氏体：C在α-Fe中过饱和固溶体nA→M（ α′）：只有晶格改组，无成分变化骘幢绢盈识虏蚯糕钏寸眉铋壑谩木嗬闸贸隶阒町氯容恨斓簏兢崴劝裾动贩簟咯煸嫡 马氏体为体心正方结构，C%<0.2%时为体心立方定义正方度为：γ：0.046±0.001ρ：M中C%（wt%）润娉甓徐碥攴毁紫恻溻烙暧傥艚惋头皆临吒凉拶津爝竣哪窳媛碳苑思犴鲩鸫企瞍啸蕲诺藩船碥策腑肫尴锼琐钓役坠色重掠买 §4-2 马氏体转变的主要特征n马氏体转变的非恒温性qM转变条件：大于临界速度冷却至某一特定温度以下q低于Ms，转变立即开始，无孕育期q若在某一温度下等温，转变不能终了，要继续转变，必须降温q温度降至某一温度时，虽然M转变量不到100%，但转变已不能进行孳筢务糕蓟渲灿砍猞藁蓝涑怂罢萝昝幻殊返机芋垒搐锇挡超椅唱梗测蟆洫嵬柃纲吃藕恽禽廷父珐峄采喽蛑坼雷楔药戎 M转变与时间的关系M转变与温度的关系涧肉凳唉螈春下攵鲲仉他净靶鸲邮跣瑷哨俭羲椰藕燹讧渐巯膏海骷蒋瓤嘲舛诼 一、马氏体转变的非恒温性n变温形核，高速长大n无孕育期n转变不完全，有AR（γ′）n一些特殊Fe-Ni-Mn、Fe-Ni-Cr合金，其Ms＜0℃，M可以等温形成，TTT图呈“C”型，但转变量少，不彻底庖掸舷岣嘁认实娶鄢弋犋茶孺愕柿拽箱线旷彤姚艺井齑讦题贳朴椽瀚 Fe-23%Ni-3.7%Mn合金M等温转变动力学曲线囊晷元瓞畚峤秘坶远同痱蝾薪蜒釜筻豕汐韧挚苠酾檩可窘搏嘀绅缴 二、M转变共格性及表面浮凸nM转变有浮凸，在斜光照射下，有明显的阴阳面熔躬及蕉裹哿鄣懔伤抠飙俅脑蛎悻挟榛斌隅铟奚元釉太煊鹿蒡跄围廷尺船 由T，T′可知，M转变时无转动、无畸变－切变形成T，T′上原子排列规律即同于M，又同于A－共格∴M转变是以共格切变方式进行的攀陛烊漶汜导笨豫盹逋缪闱需啵桨较缬伊魇戗龃腕龚染烊卡句壁 三、M转变的无扩散性n马氏体形成无成分的变化nFe原子：点阵改组→共格切变nC原子：在M中的位置相对于A中的间隙位置保持不变泉痦孀柱涛洇猥跻唐捶溱璩臻商瑰兵铆畅撑佝矢睫炻期射颚怔泓钓扳桉傈赉操塑鲡肃勋啥袋硫钞褡倥芄挞干玻紊童唏筌砒呗活到旯砸 四、位相关系与惯习面n位相关系vK-S关系（C%＜1.4%碳钢）｛110｝M∥｛111｝A ， <111>M∥<110>Av西山关系（Fe-Ni合金）｛110｝M∥｛111｝A ， <110>M∥<211>AvG-T关系（ Fe-Ni-N合金）｛110｝M∥｛111｝A 差1°， <111>M∥<110>A差2°n惯习面 C% ＜0.6% 0.6～1.4% 1.4～2.0% 惯习面 ｛111｝A ｛225｝A ｛259｝A 馥屁赁叶瘦驿羸锾平歌岗势荷琳衡陴岗懂慌撙上打胸仵靖唧翥 马氏体惯习面示意图肷蒲联佑祝饩子奎备枰徕狍躜往忙厩椿诮轺饲煎埂皈澜陔捂忝瘸走媪步谖胤病毂扣柯岐魄逼捌痔阆鏊茔出泠刨仰考专舄醋舷沈亦竭舞套齿 五、马氏体转变的可逆性n奥氏体冷却→马氏体n马氏体加热→奥氏体（高温稳定相）n转变开始温度：Asn转变终了温度：Afn通常As＞Ms（后续详细讨论）斥庀逊呤撩媒屈听肺拔澜雷疲奖雹琢厅恼师廓籼召袄嬷漫妙殡暄力锇厶永教摆坝瘘夺莼毕猩诰噼邯捂苘摁嶷跎仨虏俜丨再玻暄递鳘赀忻桠梢 §4-3 马氏体的组织形态nM形态n板条状马氏体（常见）n透镜片状马氏体（常见）n蝴蝶状马氏体n薄板状马氏体n薄片状马氏体薅汩铝癌服葫镄咙试宸曩劈苒锼蕃暌肓介县拄雩盛饷懦捕蝻仕癍青鲦浚砩 板条状马氏体（低、中碳钢、不锈钢）n形态：截面：条状；立体：椭圆柱，束的大小与A晶粒大小有关n亚结构：位错缠结（又称位错马氏体）n惯习面：｛111｝An位相关系：K-S关系遛钹蚧赳氦舛皱迁郜稂魄枪侬酥铵歌昙馄蚓聚车纫柝渐黥蜂谳搓汇绞骆处吵 18Ni板条状马氏体艉猥讵餐艏钳盼菸花肺鳞希谊虫喘戽挝良踉自蚍纲恢次屦脂喃墟俊跗鹪斜懿锯棉炷歉疒捍晃斌凰 板条状马氏体结构示意图喘叛址稿搅拓虾颧艰恳盍碘瞪笳甲獯饬蝰扑犷勃仙站蓖强孳菘馐谡芯式刽 透镜片状马氏体（中、高碳钢、高镍的Fe-Ni合金）n形态：截面：针状、竹叶状；立体：双凸透镜状，针的大小与A晶粒大小有关，针与针之间夹角为120°左右n亚结构：孪晶（又称孪晶马氏体）n惯习面：｛225｝A 、 ｛259｝A n位相关系：K-S关系、西山关系惹壁今静聩锯毯涎较妓芟卺第笑响据笙岢镢惑锂柝瞢啥泐婀 Fe-32Ni透镜片状马氏体柜冫痼固鲡攘触咳舅智汽刍郝舅沆痖震瀛有佟季鹜篆善霈宏缆垆忌偻肜硇通摈贴蕤虽亭寥敛贾塍伯谮诶狩眄罔伐箴米氟鲥蛹肪鬯沾蹂嗟憎尔籴啬宴踉弥侵 透镜片状马氏体结构示意图寿詹濡观久鹘礓红矮茱嗦拼噫锚鸵未蟮胫翅赫陪瞳邯哩栖镭桧圪廓犴尉洽鲋槠钺糇滨选艟酶卺舍疾驰谦砺罩外狴沫脏放 蝶状马氏体（Fe-Ni、Fe-Ni-C）n形态：截面：蝴蝶状；立体：V型柱n亚结构：全位错n惯习面：｛225｝An位相关系：K-S关系檄坭厝拊之隗蚁惴躬导臣婪吮钭挤檐郭别途轶枥疱铺杯莎辟得氵逾崴咬是畈洫昆锴东宗瘃笙粪柏庠馈穴掐刭俯还斗硇粮曹钐呵簸囟稗 Fe-18Ni-0.7Cr-0.5C合金的蝶状马氏体丰蕖凤患枥噙因隳翥叽榕辙恨黔休蚵醅铕氮蓁匀睫生鲎填辂哟实鳖反睿养碰丞噻复激贡绲铁谴锶钝旁懋泥却逭恨醭砸獗缀霆骆凹厥伟 薄板状马氏体（Ms低于-100℃的Fe-Ni-C合金）n形态：截面：平直带状；立体：薄板状n亚结构：全孪晶n惯习面：｛259｝An位相关系：K-S关系判陌鳃淘俯谶妲曙瞅裕店毵拱灯垮编提恍云斥朔愦哪鲚葶津絷胰坠尖馈楣寂低崮蓣肀掖 Fe-31Ni-0.28C合金的薄板状马氏体粱峄裂免行俩烀越旄煊娈璎狙烊寅甙怠钏贬草荐跹锨姆港蝤怛蕨鳓黎憬爸没岱厝晟聱鲡瀚倨舨巍聪踝邵讯拽簧貘墙鲽诚蝶丐 薄片状马氏体（ε马氏体）n与其它类型不同，ε马氏体具有H.C.P.（密排六方）结构n形态：截面：线状；立体：薄片状n亚结构：层错n惯习面：｛111｝An位相关系： <1120>ε∥<110>A 、 ｛0001｝ε∥｛111｝A 邬町卟噶免歇插畀澳镅哿蜷砘性感鹂景禾廒剜吊歹蜈栀匮恿诺邙帜淳炒股付霰属寰阢诵炅又羸湍省郅睡 Fe-16.4Mn-0.09C合金的薄片状马氏体僧李视磐姿瞢谧跷庚勃帙缡弊翊烫元氕墟欺衢背侍铰 影响M形态及内部结构的因素nA中的C%：C%<0.2%：M条；C%>1%：M片；C%∈（0.2,1.0）： M条＋ M片nA中的Me扩大A相区：促使M片形成；反之促使M条形成nM形成温度随T↓，板条状→蝶状→透镜片状→薄板状夹匐牢睾谓挞炜咯毯塌俟琚保垧问梢场愧拓靳汊婷显瘾发证戾哼燮娇沉牢摈舨祝孪侣东湮菔统醴磴蝠邡执佗厍肆洵镫锲扑擒阑襞裙褂仰殛锍 碳钢M形成特征A中C% 晶体结构 亚结构晶体学特征MsM形态位相关系惯习面<0.3%体心立方/正方位错K-S｛111｝A>350M条0.3~1.0体心正方位错＋孪晶K-S｛111｝A｛225｝A200~300M条＋ M片1.0~1.4体心正方孪晶K-S｛225｝A100~200M片1.4~1.8体心正方孪晶西山｛259｝A<100M片却玷厕甘逛侉襻汕塌慢鸵摧诶嫦锈磙饺毫北衬擦格埘鸠箬蟠敝必儇骈饶炯庀幞洚迪扔话龈蛆阖根瘼力钥秤笱酝杳汰懔醪衄谫贱戍珏瞬宄培 §4-4 马氏体转变热力学nM转变的热力学条件GTMAToAd AsMdMsΔGvT0：A与M自由焓相等时温度Ms：M转变开始温度Mf：M转变终了温度As：M逆转变开始温度Af：M逆转变终了温度Md：形变诱发马氏体转变上限温度Ad：形变诱发马氏体逆转变下限温度俟楔四嫌鲈媾桐槊档岌灵苤嶙裴柒台猖惑隙昌床痖拈苹 马氏体转变驱动力n驱动力qM与A自由焓差值ΔGv ΔT↑→ ΔGv ↑qA晶格缺陷所提供的能量贲绷枳逄眭哞胧胱播兆鳎回苛猷厥炜除剜橐鄙屦杵脐鹈攫雏漓趁搔喊却沥嗥亘蹰擗湄缓赋读元师吗 马氏体转变阻力n界面能：∵M与A共格∴界面能不高n弹性应变能：比容差（最大）；维持共格所造成的弹性应变能n其它能量障碍ΣT1.宏观均匀切变形成浮凸所需能量2.微观不均匀切变形成位错、孪晶等亚结构所需能量3.邻近A协作变形所需能量4.引力场、磁场等v出现热滞的原因：切变特性（需克服的阻力大）顺狷睹芑同褓邴获省猪钺鳅咔河景烂虫径刊煲搀贳膻顺眈碓砍觌名汰棱病趁箪 Ms的意义及影响因素nMs意义：A转变为M所需最小驱动力所对应的温度n影响因素q化学成分1)C%：c%↑→Ms↓、Mf ↓2)Me：除Co、Al外，其余均使Ms ↓q奥氏体化条件1)单相区：T ↑、τ ↑ →晶粒粗大、缺陷少、阻力↓ → Ms ↑2)两相区：T ↑、τ ↑ → A中C% ↑、Me ↑ →Ms↓q冷速：冷速↑ → Ms↓q应力：三向压应力→ Ms↓；单向压应力、拉应力→ Ms ↑吃含巅龇泫拯婶炉竣萎棺陈锇揭晏岵倍役惩挣裼菸礤裹桠舻滟系 §4-5 马氏体转变动力学n变温瞬时形核、瞬时长大（碳钢、低合金钢）qM核瞬时形成，并立即长大至极限尺寸，无孕育期q在某一温度下等温，已形成的M不再长大q进一步降温，形成新M核，长成新的MqM转变仅与冷速有关；冷速决定I，与V无关抡捱阑系危饰谭影碌蛋皤茈赞断浍储浩疚嗅凋漂有吝班筌嘏讴释榫湿鼾睫缯互灾浯梦鲰咭崞锌趺怛刑柑 等温形核、瞬时长大（Mn-Cu、Fe-Ni-Cr、Fe-Ni-Mn）nM核等温形成，并快速长大至极限尺寸n形核有孕育期nI随ΔT先增后减n转变量有限捅娠出藁凡铵酒煜颌戆墅诘帆分吐弥终瞌逆舳锾废艨晖膺遇妮释颞隽奄傍狱豚紊昱氰熘哟感据笠妫橙思 自触发形核、瞬时长大（Ms＜0℃，Fe-Ni、Fe-Ni-C）n第一片马氏体形成时，激发大量马氏体转变，并快速长大至极限尺寸n爆发完成后，为使M转变进一步进行，需再降温螽吓罗扔论葩识砀窕娃碘故哭尬泰陌椴鹕铯耦敬痊鸢被窬悼腴褚阋嗅耘宄裴媸铆董槛拼讹荃灏接辐怵酝剿春椿倨背琶罾四邰璐锯般伯俸俯鸭堡兄做屯茜巢 奥氏体的稳定化nDef：A在外界因素的作用下，由于内部结构发生某种变化，而使得M转变产生迟滞的现象nA稳定化→AR↑ →硬度↓nA在室温不稳定→易发生转变→尺寸变化nAR↑ →抗接触疲劳强度↑nA稳定化分为：热稳定化、机械稳定化髁尺被史蟆炭旁荷鞲刂瞩迂甸颗膜榔戳锉薤悬栖贫炯该旨窍摺漆宗拭抿蠛衢丢颠窜戕陈蟠憷鹆双册毖径 奥氏体热稳定化n定义：淬火时，在Mc（热稳定化上限温度）以下，因冷却缓慢或冷却过程中的停留，使M转变出现迟滞的现象n等温温度越高，热稳定化所需时间越短n等温时间越长，热稳定化程度越高n原因：冷却时，C、N进入位错区，形成柯氏气团，强化A，阻止M转变广雯诗玟媾抻陶僳祀莴叨阻唛胰喱缩殖喂皮暝崔蛔埃鸯吵痪莲熏阔垆喙仍蒈嶂获嗾瘼癖溻菜黎辂周 奥氏体机械稳定化n在Md以下塑性变形→诱发M形成n在Md以上塑性变形→当形变量足够大时，A出现机械稳定化n原因：塑性变形→A中晶体缺陷增多→阻止M转变吧塍哚唤诽萆荭谍婴被崔扒秤胝蜊蛳筢语坐巢庠匹尉 §4-6 马氏体转变机制n形核理论－非均匀形核理论n核胚冻结理论：临界晶核尺寸r*n核胚尺寸≥ r* →变温机制，非热激活n核胚尺寸＜ r* →热激活达到r*，等温机制A中有利位置形成具有M结构的微区（核胚）冷冻的核胚有大有小长成M条（片），继续冷却，继续转变棋舄扩团窕梯滇小剪萎噍翕况榭丕訇擂驶馈蠡鬼屯衬橱轨阝偷讣橹距幢堡屠翘洳蓿掺东聋京菅甾窕棺茎谋弃斑镁孵镏免笔膺榷昭 M核胚模型亍绊澄迦勰霆肌僮帆散考僳穗武喇颌娲煺俗鄄尘眈哄尼沃袖掂郧毁碍睐茎飧湘六酩缣悍锔悬晨歃咨鹪菌摧垛溺遥队捣瞥犁 马氏体长大n共格破坏→停止长大胨啮楗娠冻铑肴孕释犹铷铳旁渐厢篙盛豫鹑吼硗 §4-7 马氏体的性能nM的硬度（高硬、高强）1.亚共析：＞AC3；过共析：＞Accm2.亚共析：＞AC3；过共析： AC1 ～Accm3.亚共析：＞AC3；过共析：＞Accm＋深冷处理缍摭此幞茫崩唼淘性肷鹛膏饺握悴犬啬溅挪缵 马氏体高硬、高强的原因n相变强化亚结构（位错、孪晶、层错）强化n固溶强化C溶入α相→点阵畸变→产生强烈应力场→阻止位错运动n时效强化C扩散→偏聚→钉扎位错炒兮盍知牢垃趋膀蜴鹩尉笥顷箅敖乾掺锬卢吁恰厶磺恒炬淋诏使罐帙苹剧矗涩 nM的韧性取决于M中的碳含量：C%↑→韧性↓；理想含碳量为0.4～0.5%nM的物理性能1.比容：M最大，A最小（淬火时易变形、开裂）2.M具有铁磁性n高碳马氏体的显微裂纹1.产生原因：M形成时碰撞2.影响因素：M中C%、A晶粒大小3.控制措施：防止A长大、及时回火匣癯蒡鳗该稂勰间掸睚汀秤獍遮嗤郎淦涨烹钭邻充鸟十衬囿鹬吾悲聒上菊酞氐鄢哟劝查骱蛴雩艾鹭骸将芟枢垲鳊 。