第五章 馬氏體轉(zhuǎn)變(14-1)

1、 第五章第五章 馬氏體相變馬氏體相變 共析碳鋼共析碳鋼 CCT曲線曲線MfMsA1Vc 奧氏體化的鋼，以奧氏體化的鋼，以Vc的速度冷卻時(shí)，的速度冷卻時(shí)，過冷奧氏體冷卻到過冷奧氏體冷卻到Ms溫度以下，轉(zhuǎn)變?yōu)轳R溫度以下，轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，這種操作叫淬火。馬氏體是強(qiáng)化鋼材氏體，這種操作叫淬火。馬氏體是強(qiáng)化鋼材的重要組織。的重要組織。 共析碳鋼奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變式：共析碳鋼奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變式： A M f.c.c , 0.77C% b.c.c or b.c.t , 0.77C% 只有晶格改組而無成分變化只有晶格改組而無成分變化 非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變 1 鋼中馬氏體晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)鋼中馬氏體晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2、C 在在-Fe 中的中的過飽和固溶體過飽和固溶體。 亞穩(wěn)；單相亞穩(wěn)；單相 C 位置：扁八面體間隙，位置：扁八面體間隙， R間隙間隙0.19，RC 0.77 晶格畸變較嚴(yán)重晶格畸變較嚴(yán)重bac扁八面體扁八面體間隙位置間隙位置5.1.2 馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)類型：晶體結(jié)構(gòu)類型： 體心立方或體心正方等結(jié)構(gòu)體心立方或體心正方等結(jié)構(gòu) 后者存在正方度后者存在正方度： c/a c/a =1+0.046C% 與與 C 含量有關(guān)含量有關(guān)(1) 馬氏體馬氏體 體心立方體心立方(b.c.c), C%1； ba 體心斜方體心斜方(b.c.p), C%1.4%, c/a1, b/a1 其它類型馬氏體

3、其它類型馬氏體(2) 馬氏體馬氏體：密排六方：密排六方(h.c.p)，淬火中常見，淬火中常見中間相中間相(3)馬氏體馬氏體：密排菱面體：密排菱面體, 的中間相，缺陷多時(shí)易的中間相，缺陷多時(shí)易出現(xiàn)；出現(xiàn)；(4)馬氏體馬氏體： bcc、 bcp, 與與馬氏體相似但晶格常數(shù)不馬氏體相似但晶格常數(shù)不同同(c/a 小得多，又稱反常軸比馬氏體小得多，又稱反常軸比馬氏體)，只存在于，只存在于低溫條件低溫條件(0) ； M(Ms0 ) ； 具體由具體由C%定定 馬氏體晶體結(jié)構(gòu)不完整性馬氏體晶體結(jié)構(gòu)不完整性： M 轉(zhuǎn)變中存在較大內(nèi)應(yīng)力轉(zhuǎn)變中存在較大內(nèi)應(yīng)力 各種缺陷各種缺陷(位錯(cuò)、層錯(cuò)等位錯(cuò)、層錯(cuò)等) c = a

4、0 +P ; a = a0 -P ; c/a =1+p P含碳量；含碳量； a0 -Fe晶格常數(shù)晶格常數(shù) 、常數(shù)常數(shù)2 馬氏體正方度與含碳量的關(guān)系馬氏體正方度與含碳量的關(guān)系正方度正方度基本只基本只與含碳與含碳量有關(guān)量有關(guān)，并隨，并隨 C% 增增加而升高。加而升高。（1）正方度與含碳量的關(guān)系）正方度與含碳量的關(guān)系造成正方度的主要造成正方度的主要原因原因： C 原子擇優(yōu)占據(jù)、有序分布原子擇優(yōu)占據(jù)、有序分布于立方于立方 C 軸的軸的八面體間隙位置。八面體間隙位置。 若若 C 原子無序分布原子無序分布立方結(jié)構(gòu)立方結(jié)構(gòu)。體心正方結(jié)構(gòu)時(shí)存在正方度，體心正方結(jié)構(gòu)時(shí)存在正方度， 而體心立方結(jié)構(gòu)時(shí)正方度為而體心

5、立方結(jié)構(gòu)時(shí)正方度為1（2）反常軸比現(xiàn)象反常軸比現(xiàn)象： 實(shí)際中馬氏體實(shí)際中馬氏體 的晶體結(jié)構(gòu)除與的晶體結(jié)構(gòu)除與 C 含量有關(guān)含量有關(guān)外，還與外，還與 C 原子位置的變化有關(guān)，在某些條件原子位置的變化有關(guān)，在某些條件下可能出現(xiàn)反常軸比現(xiàn)象：下可能出現(xiàn)反常軸比現(xiàn)象：低軸比低軸比： C 原子同時(shí)占據(jù)八面體和四面體間隙位置原子同時(shí)占據(jù)八面體和四面體間隙位置 Ms200 Ms200 Mf Ms，A強(qiáng)度低強(qiáng)度低(210Mpa)， 易孿生易孿生(所需應(yīng)力小所需應(yīng)力小)孿晶孿晶 , 片狀。片狀。 分界溫度大約為分界溫度大約為200 滑移或?qū)\生所需應(yīng)力與溫滑移或?qū)\生所需應(yīng)力與溫度及馬氏體亞結(jié)構(gòu)的關(guān)系度及馬氏體亞結(jié)

6、構(gòu)的關(guān)系臨臨界界分分切切應(yīng)應(yīng)力力溫度溫度孿生孿生滑移滑移板條狀板條狀片狀片狀200 本質(zhì)：奧氏體變形方式的分界溫度本質(zhì)：奧氏體變形方式的分界溫度200 總體：鋼及鐵合金中馬氏體的組織形態(tài)總體：鋼及鐵合金中馬氏體的組織形態(tài)一、板條一、板條M 成分：低碳鋼、中碳鋼、馬氏體時(shí)效鋼和不銹鋼成分：低碳鋼、中碳鋼、馬氏體時(shí)效鋼和不銹鋼顯微組織：許多成群的板條細(xì)晶粒組成顯微組織：許多成群的板條細(xì)晶粒組成 亞結(jié)構(gòu)：主要是高密度的位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)：主要是高密度的位錯(cuò)二、片狀二、片狀M 成分：成分：高碳鋼、中碳鋼、高高碳鋼、中碳鋼、高Ni的的Fe-Ni合金合金 顯微組織：大小不等、互成一定角度的雙凸透鏡形、顯微組織：大

7、小不等、互成一定角度的雙凸透鏡形、片狀、針狀晶粒片狀、針狀晶粒亞結(jié)構(gòu)：主要是孿晶亞結(jié)構(gòu)：主要是孿晶-孿晶孿晶M M時(shí)效鋼時(shí)效鋼：典型鋼種：典型鋼種： 如鐵基中含如鐵基中含17%19% Ni，7%9% Co，4.5%5% Mo和和0.6%0.9% Ti（無碳或微碳）。這類合金經(jīng)淬火成馬氏（無碳或微碳）。這類合金經(jīng)淬火成馬氏體，然后在體，然后在480500回火?；鼗鹬校捎诨鼗??；鼗鹬校捎诤辖鹪卦隈R氏體中過飽和，合金元素在馬氏體中過飽和，沉淀析出后形沉淀析出后形成金屬間化合物成金屬間化合物，導(dǎo)致強(qiáng)的，導(dǎo)致強(qiáng)的沉淀強(qiáng)化沉淀強(qiáng)化效果。效果。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：良好冷變形能力，焊接性能，高強(qiáng)度良好冷變形能

8、力，焊接性能，高強(qiáng)度運(yùn)用：運(yùn)用：火箭及導(dǎo)彈外殼火箭及導(dǎo)彈外殼。切變共格性切變共格性CC含量越高，含量越高，MsMs越低，殘余奧氏體越多越低，殘余奧氏體越多非擴(kuò)散相變非擴(kuò)散相變?cè)影l(fā)生切變?cè)影l(fā)生切變位移，但相對(duì)位置位移，但相對(duì)位置沒有發(fā)生變化沒有發(fā)生變化軍隊(duì)式轉(zhuǎn)變軍隊(duì)式轉(zhuǎn)變界面界面擴(kuò)散型相變擴(kuò)散型相變?cè)硬磺凶?，位原子不切變，位置由于擴(kuò)散而改變置由于擴(kuò)散而改變平民式轉(zhuǎn)變平民式轉(zhuǎn)變界面界面形狀改變形狀改變形狀不改變形狀不改變注意：馬氏體相變的最基本的特征：注意：馬氏體相變的最基本的特征： （1 1）切變共格性切變共格性 （2 2）無擴(kuò)散性無擴(kuò)散性其他特點(diǎn)均由這兩個(gè)基本特點(diǎn)派生而來。其他特點(diǎn)均由這

9、兩個(gè)基本特點(diǎn)派生而來。 應(yīng)變能應(yīng)變能E包括幾個(gè)方面：包括幾個(gè)方面： 1、切變能切變能； 2、比容變化而使、比容變化而使M體積體積膨脹膨脹增加的增加的能能量；量； 3、維持、維持M-A兩相兩相共格共格所需要的所需要的能能量；量； 4、M和和A內(nèi)部內(nèi)部儲(chǔ)存能儲(chǔ)存能。界面能界面能+ + 應(yīng)變能應(yīng)變能M內(nèi)部高密度的位錯(cuò)或?qū)\晶增加的能量；內(nèi)部高密度的位錯(cuò)或?qū)\晶增加的能量；M形成時(shí)因體積膨脹，對(duì)周圍形成時(shí)因體積膨脹，對(duì)周圍A有作用力，使有作用力，使其發(fā)生變形，位錯(cuò)密度增加而增加的能量其發(fā)生變形，位錯(cuò)密度增加而增加的能量很大很大 馬氏體轉(zhuǎn)變主要受馬氏體轉(zhuǎn)變主要受應(yīng)變能應(yīng)變能控制，（界面能和擴(kuò)控制，（界面能和

10、擴(kuò)散激活能很?。┥⒓せ钅芎苄。?而珠光體轉(zhuǎn)變主要受而珠光體轉(zhuǎn)變主要受界面能界面能和和擴(kuò)散激活能擴(kuò)散激活能控制控制。 EE雖共格界面，雖共格界面，SS很小，但很小，但EE很大很大馬氏體相變需要大的過冷度馬氏體相變需要大的過冷度G GG Ms To A3 GVGT0點(diǎn)的物理意義點(diǎn)的物理意義： M 和和 A 自由能相等時(shí)的溫度自由能相等時(shí)的溫度MS點(diǎn)的物理意義點(diǎn)的物理意義：M 和和 A 的體積自由能差剛好克服的體積自由能差剛好克服相變阻力相變阻力(相變所需最小驅(qū)動(dòng)力相變所需最小驅(qū)動(dòng)力)時(shí)的溫度時(shí)的溫度3 影響鋼中影響鋼中Ms點(diǎn)點(diǎn)的主要因素的主要因素 Ms點(diǎn)對(duì)于馬氏體轉(zhuǎn)變的重要性：點(diǎn)對(duì)于馬氏體轉(zhuǎn)變的重

11、要性： 1、Ms點(diǎn)的高低決定其點(diǎn)的高低決定其亞結(jié)構(gòu)亞結(jié)構(gòu)，進(jìn)而決定了馬，進(jìn)而決定了馬氏體的氏體的機(jī)械性能機(jī)械性能； 2、Ms點(diǎn)的高低決定鋼淬火冷卻到室溫時(shí)的點(diǎn)的高低決定鋼淬火冷卻到室溫時(shí)的M轉(zhuǎn)變量和轉(zhuǎn)變量和殘余奧氏體量殘余奧氏體量； 3、制定、制定淬火工藝淬火工藝（如（如分級(jí)淬火分級(jí)淬火或或等溫淬火等溫淬火）時(shí)，必須參照時(shí)，必須參照Ms點(diǎn)。等等。點(diǎn)。等等。 因此重點(diǎn)討論影響因此重點(diǎn)討論影響Ms的各種因素。的各種因素。（一）、（一）、化學(xué)成分化學(xué)成分1、碳含量：碳含量： C，Ms，且擴(kuò)大，且擴(kuò)大M形成溫形成溫度范圍。度范圍。 原因原因： C對(duì)對(duì)A和和M均有均有固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化作用，增大作用，增大

12、了了AM轉(zhuǎn)變時(shí)的切變阻力，需要更大的過冷度以轉(zhuǎn)變時(shí)的切變阻力，需要更大的過冷度以獲得更大的相變驅(qū)動(dòng)力，使獲得更大的相變驅(qū)動(dòng)力，使Ms； C是穩(wěn)定是穩(wěn)定A的元素，使的元素，使A3點(diǎn)點(diǎn)，故使，故使Ms。碳碳含量對(duì)鋼中含量對(duì)鋼中Ms點(diǎn)點(diǎn)的影響的影響 每增加每增加1C，使，使Ms點(diǎn)點(diǎn) -300。 20 2、合金元素、合金元素 除除Co、Al外，其余合金元外，其余合金元素都不同程度地降低素都不同程度地降低Ms點(diǎn)。點(diǎn)。原因：原因： 影響了平衡溫度影響了平衡溫度T0 提高提高A的的s，使切變阻力，使切變阻力增加增加。 如如Mn、Ni、Cr, 溶入溶入A中使中使T0，s， 使使Ms Mo、W、V、Ti溶入溶入

13、A中使中使T0 ，s， 使使Ms Co、Al、 溶入溶入A中使中使T0，S， 使使Ms用用經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)驗(yàn)公式可大致求出某種材料的可大致求出某種材料的Ms: Ms()=538-317(C)-33(Mn)-28(Cr) -17(Ni)-11(Si+Mo+W)（二）形變與應(yīng)力的影響（二）形變與應(yīng)力的影響1、塑性變形塑性變形在在Ms點(diǎn)以上不太高的溫度范圍內(nèi)點(diǎn)以上不太高的溫度范圍內(nèi)(MsMd)對(duì)對(duì)過冷過冷A變形，可促使變形，可促使M轉(zhuǎn)變，在轉(zhuǎn)變，在Ms點(diǎn)以上即可形點(diǎn)以上即可形成一部分成一部分M，叫，叫形變誘發(fā)形變誘發(fā)M，相當(dāng)于提高了，相當(dāng)于提高了Ms點(diǎn)。點(diǎn)。 形成形成M數(shù)量取決于形變溫度和形變量。形變溫?cái)?shù)

14、量取決于形變溫度和形變量。形變溫度越低，形變量越大，誘發(fā)度越低，形變量越大，誘發(fā)M數(shù)量越多。數(shù)量越多。 形變誘發(fā)形變誘發(fā)M的上限溫度的上限溫度稱之為稱之為Md點(diǎn)。點(diǎn)。 預(yù)先變形對(duì)變形溫度下預(yù)先變形對(duì)變形溫度下以及隨后冷卻時(shí)馬氏體轉(zhuǎn)變的影響以及隨后冷卻時(shí)馬氏體轉(zhuǎn)變的影響=0形變誘發(fā)形變誘發(fā)M原因原因 Ms點(diǎn)升高點(diǎn)升高 形變?cè)斐删w結(jié)構(gòu)缺陷增多，引起形變?cè)斐删w結(jié)構(gòu)缺陷增多，引起C、N原子原子在缺陷附近偏聚，促使在缺陷附近偏聚，促使C或或N的化合物析出，使的化合物析出，使A中中C及合金元素含量降低，及合金元素含量降低，Ms點(diǎn)升高。點(diǎn)升高。形變?cè)斐删植繎?yīng)力集形變?cè)斐删植繎?yīng)力集中，提供中，提供M形核的

15、附加能形核的附加能量，成為形核的有利位量，成為形核的有利位置，從而促進(jìn)置，從而促進(jìn)M轉(zhuǎn)變，提轉(zhuǎn)變，提高高M(jìn)s點(diǎn)。點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)力：化學(xué)驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)力：化學(xué)驅(qū)動(dòng)力(-自由能自由能)+機(jī)械驅(qū)動(dòng)力機(jī)械驅(qū)動(dòng)力(-形變能形變能) 在在MsMd溫度范圍形變，雖然可使溫度范圍形變，雖然可使Ms點(diǎn)升點(diǎn)升高，但往往使隨后形成的高，但往往使隨后形成的M量減少。量減少。2 彈性應(yīng)力彈性應(yīng)力 多向壓應(yīng)力多向壓應(yīng)力由于由于M轉(zhuǎn)變使體積膨脹，多向壓轉(zhuǎn)變使體積膨脹，多向壓應(yīng)力使轉(zhuǎn)變阻力增加，應(yīng)力使轉(zhuǎn)變阻力增加，Ms； 拉應(yīng)力拉應(yīng)力促進(jìn)促進(jìn)M轉(zhuǎn)變，使轉(zhuǎn)變，使Ms 原因原因：塑性變形提供有利于氏體形核的晶體結(jié)：塑性變形提供有利于氏體形

16、核的晶體結(jié)構(gòu)缺陷，構(gòu)缺陷，促使形成促使形成馬氏體，馬氏體，但但缺陷增多使馬氏體缺陷增多使馬氏體長長大受大受到到阻阻礙，轉(zhuǎn)變速率變小。大量塑性變形使缺陷礙，轉(zhuǎn)變速率變小。大量塑性變形使缺陷組態(tài)強(qiáng)化母相，就會(huì)形成穩(wěn)定化，減少組態(tài)強(qiáng)化母相，就會(huì)形成穩(wěn)定化，減少M(fèi)量。量。 奧氏體晶粒越細(xì)小，奧氏體晶粒越細(xì)小，Ms越低。越低。 原因：原因： s=i + ky d-1/2 d，s，奧氏體強(qiáng)度，奧氏體強(qiáng)度，使切變，使切變 困困難，需要更大的相變驅(qū)動(dòng)力，難，需要更大的相變驅(qū)動(dòng)力，Ms。1 奧氏體晶粒奧氏體晶粒（三）奧氏體化條件的影響（三）奧氏體化條件的影響 2 加熱溫度和保溫時(shí)間加熱溫度和保溫時(shí)間正常淬火加熱

17、溫度正常淬火加熱溫度下：下： 亞共析鋼亞共析鋼 ，完全奧氏體化，加熱溫度高，完全奧氏體化，加熱溫度高， 隨著隨著T，d長大長大，使，使Ms 共析、過共析鋼、高金金鋼共析、過共析鋼、高金金鋼 不完全奧氏體化，加熱溫度較低，不完全奧氏體化，加熱溫度較低， d不易不易長大；長大； 隨著隨著T，C、合金元素溶入較多，總體、合金元素溶入較多，總體使使Ms。 當(dāng)當(dāng)T，時(shí)，時(shí)， 一方面：一方面：A中溶入合金元素較多，使中溶入合金元素較多，使Ms； 另方面：另方面：A晶粒晶粒d，缺陷密度，缺陷密度，切變阻力，切變阻力， 使使Ms。（四）淬火冷卻速度的影響（四）淬火冷卻速度的影響有爭議？有爭議？ 一般工業(yè)用淬火

18、介質(zhì)所能達(dá)到的冷卻速度一般工業(yè)用淬火介質(zhì)所能達(dá)到的冷卻速度對(duì)對(duì)Ms沒有影響。沒有影響。（五）磁場的影響（五）磁場的影響 外加磁場，誘發(fā)外加磁場，誘發(fā)M轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變，Ms點(diǎn)點(diǎn)。原因：原因： 磁場中磁場中M的自由能降低，而的自由能降低，而A的自由能影響不的自由能影響不大，大，T0 ， Ms點(diǎn)點(diǎn)，類似形變誘發(fā)，類似形變誘發(fā)M相變。相變。淬火冷卻溫度常數(shù)數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的體積分qqSTfTMf) 34()(exp1淬火冷卻溫度常數(shù)數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的體積分qqSTfTMf) 34 ()(exp1冷至冷至375-1%M冷至冷至345-30%M注意與變溫注意與變溫M、奧氏體形成動(dòng)力學(xué)曲線的同與不同：、奧氏體形成動(dòng)

19、力學(xué)曲線的同與不同： 等溫等溫有孕育期但很短，且瞬時(shí)長大；有孕育期但很短，且瞬時(shí)長大； 變溫變溫?zé)o孕育期，瞬時(shí)長大；無孕育期，瞬時(shí)長大； A 孕育期相對(duì)長，約孕育期相對(duì)長，約50%處轉(zhuǎn)變快處轉(zhuǎn)變快綜上：綜上： 三種方式長大速度均極大，主要差別是形核三種方式長大速度均極大，主要差別是形核及形核率不同。及形核率不同。可逆可逆不可逆不可逆可逆可逆不可逆不可逆對(duì)比，有：對(duì)比，有： 熱滯大熱滯大 不可逆不可逆 可可 逆逆 熱滯小熱滯小(1) 熱彈性熱彈性可逆轉(zhuǎn)變所需可逆轉(zhuǎn)變所需熱滯小熱滯小，所需驅(qū)動(dòng)力小；，所需驅(qū)動(dòng)力??；(2) 連續(xù)冷卻時(shí)兩種轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)變量均隨溫度下降而連續(xù)增加，連續(xù)冷卻時(shí)兩種轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)變量

20、均隨溫度下降而連續(xù)增加，但但熱彈性熱彈性轉(zhuǎn)變中量的增加既以來新核心的形成與長大，也依轉(zhuǎn)變中量的增加既以來新核心的形成與長大，也依賴于賴于原較高溫形成的新晶粒在隨后冷卻中的繼續(xù)長大原較高溫形成的新晶粒在隨后冷卻中的繼續(xù)長大；(3)熱彈性熱彈性轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)變的新相新相在形核與長大中與母相在形核與長大中與母相始終保持界面共始終保持界面共格關(guān)系不被破壞格關(guān)系不被破壞，且界面推移速度受冷卻速度控制，而非熱，且界面推移速度受冷卻速度控制，而非熱彈性轉(zhuǎn)變?cè)诟鳒囟刃魏撕蠹囱杆匍L大到極限，界面共格關(guān)系彈性轉(zhuǎn)變?cè)诟鳒囟刃魏撕蠹囱杆匍L大到極限，界面共格關(guān)系破壞，界面推移速度只與驅(qū)動(dòng)力或過冷度有關(guān)；破壞，界面推移速度只與

21、驅(qū)動(dòng)力或過冷度有關(guān)；(4)熱彈性馬氏體發(fā)生逆轉(zhuǎn)變時(shí)，無需形核熱彈性馬氏體發(fā)生逆轉(zhuǎn)變時(shí)，無需形核過程，而是馬氏體過程，而是馬氏體片的連續(xù)收縮直至消失，而非熱彈性馬氏體逆轉(zhuǎn)變時(shí)往往會(huì)片的連續(xù)收縮直至消失，而非熱彈性馬氏體逆轉(zhuǎn)變時(shí)往往會(huì)碎裂成多個(gè)小片，相當(dāng)于需形核與長大過程。碎裂成多個(gè)小片，相當(dāng)于需形核與長大過程。 宇宙飛船天線很大，發(fā)射不宇宙飛船天線很大，發(fā)射不方便。形狀記憶方便。形狀記憶Ti-Ni合金，在合金，在M狀態(tài)很軟，在母相狀態(tài)很軟，在母相A狀態(tài)很硬。狀態(tài)很硬。 在母相狀態(tài)下制成，降溫使在母相狀態(tài)下制成，降溫使其發(fā)生其發(fā)生M轉(zhuǎn)變，并折成一小團(tuán)，轉(zhuǎn)變，并折成一小團(tuán)，當(dāng)飛船達(dá)到一定位置時(shí)，天線

22、因當(dāng)飛船達(dá)到一定位置時(shí)，天線因受太陽光線的熱而發(fā)生受太陽光線的熱而發(fā)生MA逆逆轉(zhuǎn)變，并恢復(fù)形狀轉(zhuǎn)變，并恢復(fù)形狀）（111,110)111(011）（111,110)111(011）（111,110)111(011二二) K-S 均勻切變模型均勻切變模型均勻切變模型均勻切變模型 第一次較大量的均勻切變第一次較大量的均勻切變 (主切變主切變)：。進(jìn)行，切變角為方向面為滑移面，沿以1515112)111(0_。變?yōu)椋沟酌鎯?nèi)角由切變角為方向進(jìn)行，面為滑移面，沿以000_69609110) 121 ( 第二次小量切變：第二次小量切變： 晶格調(diào)整：晶格調(diào)整：。，含軸膨脹軸收縮Cac%4 .106.1/%

23、4 .5 121 %9 .1110_K-S 機(jī)制問題：機(jī)制問題： 和實(shí)際表面浮凸現(xiàn)象、慣習(xí)面有差異；和實(shí)際表面浮凸現(xiàn)象、慣習(xí)面有差異； 未解釋亞結(jié)構(gòu)未解釋亞結(jié)構(gòu) 第一次切變第一次切變 為宏觀均勻切變，發(fā)生宏觀變形，產(chǎn)生表面為宏觀均勻切變，發(fā)生宏觀變形，產(chǎn)生表面浮浮凸凸；并發(fā)生點(diǎn)陣改組，形成馬氏體點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。；并發(fā)生點(diǎn)陣改組，形成馬氏體點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。(3) G-T 模型模型兩次切變模型兩次切變模型第二次切變第二次切變 為微觀不均勻切變，也稱為晶格不變切變，為微觀不均勻切變，也稱為晶格不變切變，可以是滑移，也可以是孿生?？梢允腔?，也可以是孿生。切變結(jié)果切變結(jié)果: 無宏觀變形，晶格不變。同時(shí)，降低了應(yīng)無

24、宏觀變形，晶格不變。同時(shí)，降低了應(yīng)變能（應(yīng)力松弛），在馬氏體內(nèi)產(chǎn)生變能（應(yīng)力松弛），在馬氏體內(nèi)產(chǎn)生位錯(cuò)或?qū)\晶位錯(cuò)或?qū)\晶亞結(jié)構(gòu)亞結(jié)構(gòu)。G-T模型切變過程模型切變過程a)切變前切變前 b)均勻切變均勻切變(宏觀切變宏觀切變)c)滑移切變滑移切變 d)孿生切變孿生切變G-T模型示意圖模型示意圖K-S 與與G-T機(jī)制共同點(diǎn)：機(jī)制共同點(diǎn)： 宏觀主切變宏觀主切變 + 微切變微切變 + 尺寸調(diào)整尺寸調(diào)整G-T內(nèi)容：內(nèi)容： 表面浮凸由第一次宏觀切變（表面浮凸由第一次宏觀切變（225）產(chǎn)生；產(chǎn)生； 慣習(xí)面為（慣習(xí)面為（225） ； 兩種不同亞結(jié)構(gòu)由第二次微切變產(chǎn)生。兩種不同亞結(jié)構(gòu)由第二次微切變產(chǎn)生。 問題問題：

25、無法解釋（：無法解釋（111） 慣習(xí)面。慣習(xí)面。一、馬氏體的強(qiáng)度和硬度一、馬氏體的強(qiáng)度和硬度特點(diǎn)：特點(diǎn)： 總體：高硬度、高強(qiáng)度總體：高硬度、高強(qiáng)度 注意：注意：、硬度、強(qiáng)度主要取決于、硬度、強(qiáng)度主要取決于C%， Me影響小。影響小。 C%, 馬氏體馬氏體 HRC。、須注意馬氏體硬度與鋼硬度的差異。、須注意馬氏體硬度與鋼硬度的差異。 C%， 淬火鋼淬火鋼HRC， 0.6%C后基本趨于定后基本趨于定值。值。 馬氏體硬度馬氏體硬度-高于高于ACm淬火后深冷淬火后深冷高于高于AC1淬火淬火高于高于ACm淬火淬火 AR%Fe3C馬氏體硬度與鋼硬度的差異馬氏體硬度與鋼硬度的差異 馬氏體高硬度、高強(qiáng)度的馬氏

26、體高硬度、高強(qiáng)度的原因：原因： 相變強(qiáng)化相變強(qiáng)化，相變?cè)斐桑嘧冊(cè)斐蒑內(nèi)高密度的位錯(cuò)或?qū)\晶，起內(nèi)高密度的位錯(cuò)或?qū)\晶，起到強(qiáng)化效果；到強(qiáng)化效果； 固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化，M是碳的過是碳的過飽和固溶體，有很強(qiáng)的固溶飽和固溶體，有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化效果；強(qiáng)化效果； 時(shí)效強(qiáng)化時(shí)效強(qiáng)化，馬氏體在淬，馬氏體在淬火冷卻過程中或淬火后在室火冷卻過程中或淬火后在室溫停留過程中都會(huì)析出彌散溫停留過程中都會(huì)析出彌散的碳化物，對(duì)位錯(cuò)起釘扎作的碳化物，對(duì)位錯(cuò)起釘扎作用，從而起強(qiáng)化作用。用，從而起強(qiáng)化作用。二、馬氏體的塑性和韌性二、馬氏體的塑性和韌性 以前認(rèn)為以前認(rèn)為M塑性低、韌性小、脆性大。這塑性低、韌性小、脆性大。這是因?yàn)檫^去

27、很長一段時(shí)間都是用高碳是因?yàn)檫^去很長一段時(shí)間都是用高碳M。 片狀片狀M：硬而脆；：硬而脆； 板條板條M：強(qiáng)而韌：強(qiáng)而韌 與亞結(jié)構(gòu)有關(guān)與亞結(jié)構(gòu)有關(guān)板條板條M 塑韌性好的原因塑韌性好的原因 含碳量低，過飽和度?。缓剂康?，過飽和度小； 淬火內(nèi)應(yīng)力小，形成微裂紋的敏感度小淬火內(nèi)應(yīng)力小，形成微裂紋的敏感度小低碳低碳M亞結(jié)構(gòu)是位錯(cuò)，有一定滑移變形的能力。亞結(jié)構(gòu)是位錯(cuò)，有一定滑移變形的能力。高碳片狀高碳片狀M塑韌性差的原因：塑韌性差的原因： C過飽和度高，畸變大，過飽和度高，畸變大， 淬火內(nèi)應(yīng)力大，形成微裂紋的敏感度高。淬火內(nèi)應(yīng)力大，形成微裂紋的敏感度高。 亞結(jié)構(gòu)是孿晶，有效滑移系少，塑變能力差亞結(jié)構(gòu)是孿

28、晶，有效滑移系少，塑變能力差 馬氏體的馬氏體的塑性和韌性塑性和韌性主要取決于主要取決于亞結(jié)構(gòu)亞結(jié)構(gòu)； 馬氏體的馬氏體的硬度和強(qiáng)度硬度和強(qiáng)度主要取決于主要取決于含碳量含碳量。問題：能否用板條馬氏體代替片狀馬氏體問題：能否用板條馬氏體代替片狀馬氏體 一般來說，板條一般來說，板條M M不但有較高的強(qiáng)度，而且有不但有較高的強(qiáng)度，而且有一定的韌性；而片狀一定的韌性；而片狀M M雖然硬度、強(qiáng)度很高，但脆雖然硬度、強(qiáng)度很高，但脆性較大。因此在保證足夠硬度的前提下，盡可能性較大。因此在保證足夠硬度的前提下，盡可能減少孿晶減少孿晶M M數(shù)量，是改善強(qiáng)韌性，充分發(fā)揮材料潛數(shù)量，是改善強(qiáng)韌性，充分發(fā)揮材料潛力的有效

29、途經(jīng)。力的有效途經(jīng)。 馬氏體的比容遠(yuǎn)大馬氏體的比容遠(yuǎn)大于奧氏體于奧氏體 鋼在淬火時(shí)要鋼在淬火時(shí)要發(fā)生體積膨脹，產(chǎn)生發(fā)生體積膨脹，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、內(nèi)應(yīng)力、 變形、開變形、開裂。裂。三三 馬氏體的物理性能馬氏體的物理性能 馬氏體具有鐵磁性馬氏體具有鐵磁性鋼淬火后，矯頑力升高，鋼淬火后，矯頑力升高，導(dǎo)磁率下降，電阻增大；導(dǎo)磁率下降，電阻增大；馬氏體的含碳量越高，馬氏體的含碳量越高，矯頑力越高。矯頑力越高。 奧氏體的機(jī)械穩(wěn)定化奧氏體的機(jī)械穩(wěn)定化 在在Ms點(diǎn)以上不太高的溫度范圍內(nèi)點(diǎn)以上不太高的溫度范圍內(nèi)(MsMd)對(duì)過冷對(duì)過冷A變形，可促使變形，可促使M轉(zhuǎn)變，在轉(zhuǎn)變，在Ms點(diǎn)以上即可形成一部分點(diǎn)以上即可形成

30、一部分M，叫，叫形變誘發(fā)形變誘發(fā)M，相當(dāng)于提高了，相當(dāng)于提高了Ms點(diǎn)。點(diǎn)。 在在Md點(diǎn)點(diǎn)以上溫度對(duì)以上溫度對(duì)A進(jìn)行塑性變形，超過一定變形進(jìn)行塑性變形，超過一定變形量后隨后量后隨后M轉(zhuǎn)變發(fā)生困難，轉(zhuǎn)變發(fā)生困難，Ms點(diǎn)下降，殘余點(diǎn)下降，殘余A量增多，量增多，引起引起A穩(wěn)定化，這種現(xiàn)象稱為穩(wěn)定化，這種現(xiàn)象稱為機(jī)械穩(wěn)定化機(jī)械穩(wěn)定化。原因：原因： 1 1）破壞母相與新相的共格關(guān)系，發(fā)生）破壞母相與新相的共格關(guān)系，發(fā)生M M相變困相變困難，增大難，增大A A穩(wěn)定；穩(wěn)定； 2 2）彈性應(yīng)力作用；）彈性應(yīng)力作用； 3 3）變形過程中伴隨熱穩(wěn)定化的發(fā)展，二者共）變形過程中伴隨熱穩(wěn)定化的發(fā)展，二者共同作用同作用小結(jié)小結(jié)奧氏體的穩(wěn)定化奧氏體的穩(wěn)定化 由于某種原因，使由于某種原因，使AM轉(zhuǎn)變能力轉(zhuǎn)變能力(表現(xiàn)為表現(xiàn)為Ms和馬氏體轉(zhuǎn)變量和馬氏體轉(zhuǎn)變量，殘余奧氏體量增加，殘余奧氏體量增加)或或者說者說A的穩(wěn)定性的穩(wěn)定性，這種現(xiàn)象叫，這種現(xiàn)象叫A的穩(wěn)定化的穩(wěn)定化。 根據(jù)產(chǎn)生的原因，分為兩種：根據(jù)產(chǎn)生的原因，分為兩種： 熱穩(wěn)定化熱穩(wěn)定化在馬氏體轉(zhuǎn)變的冷卻過程中，在馬氏體