馬氏體與鋼在冷卻時的低溫轉(zhuǎn)變

第六章 馬氏體與鋼在冷卻時的低溫轉(zhuǎn)變一名詞解釋（原子沿相界面作協(xié)作運(yùn)動變的相變。無擴(kuò)散切變的不變平面應(yīng)變的晶格改組系和慣習(xí)面的含有高密度位錯、層錯或?qū)\晶等晶體缺陷的組織。不變平面應(yīng)變－任一點(diǎn)的位移與該點(diǎn)距不變平面的距離成正比的應(yīng)變。熱彈性馬氏體——－在一些合金中,馬氏體形成時產(chǎn)生的形狀變化始終依靠相鄰母相的彈M即溫度的升降可引起M片的消長。具有這種特性的M稱為熱彈性。二填空/簡答1馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)：體心立方體心正方點(diǎn)陣鋼中是C在@-Fe2關(guān)系(Fe-1.4C)｛110｝α’馬氏體||｛111｝γ母相，﹤111﹥α’||﹤110﹥γ即新相馬氏體的｛110｝晶面族平行于母相奧氏體的｛111｝晶面族，同時馬氏體的晶向族平行于奧氏體的晶向族馬氏體中的慣習(xí)面“共格切變” 不畸變平面含碳量較低時，低指數(shù)面含碳量較高----（225）γ（259）γ 高指數(shù)面馬氏體的組織形態(tài)：按照亞結(jié)構(gòu)分為位錯型馬氏體、孿晶馬氏體根據(jù)形態(tài)分為板條馬氏體、針片狀馬氏體、蝶狀馬氏體、薄板狀馬氏體、薄片狀馬氏體（1）板條M低、中碳鋼不銹鋼中一個奧氏體晶?！祹讉€馬氏體“束”—〉一個“束”內(nèi)幾不同取向的“塊” 〉每個塊由相互平行的“板”或“條”組成“板”或“條” 板條狀馬氏體的基本單元板條界：小角度晶界；塊界和束界：大角度晶界亞結(jié)構(gòu)：位錯，故又稱為位錯馬氏體K-S關(guān)系6針狀（透鏡片狀）（）Fe-Ni（2）亞結(jié)構(gòu)：孿晶，故又稱為孿晶馬氏體；慣習(xí)面：中脊面{225}γ，位向關(guān)系符合K-S關(guān)系；溫度較低時為{259}γ，位向關(guān)系符合西ft關(guān)系（其他的特點(diǎn)了解，見書及PPT）7影響M形態(tài)和亞結(jié)構(gòu)的因素碳含量M---C＜0.3％，板條MM；C=0.3～1.0％，板條和片狀的混合結(jié)構(gòu)合金元素：縮小γ區(qū)的元素(Cr,V,Mo,W,Ti)利于形成板條M；擴(kuò)大γ區(qū)的元素（Ni,Mn)利于形成片狀M；降低層錯能的元素利于形成ε’-MMs的影響：隨著Ms=>=>=>薄片狀亞結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化順序：位錯亞結(jié)構(gòu)=>孿晶亞結(jié)構(gòu)奧氏體的層錯能：層錯能低時，易于形成薄板狀位錯板條M綜上，影響M形態(tài)的主要因素是C%、Ms馬氏體相變分類及特點(diǎn)：非恒溫性與不完全性——馬氏體轉(zhuǎn)變無孕育期，在一定溫度下轉(zhuǎn)變不能進(jìn)行到底。馬氏體轉(zhuǎn)變有轉(zhuǎn)變開始和轉(zhuǎn)變終了溫度。Ms0基體原子的無擴(kuò)散*-----無擴(kuò)散型相變 母相以均勻切變方式轉(zhuǎn)為新相*表面浮凸說明馬氏體是以切變方式進(jìn)行的，是在不變平面上產(chǎn)生的均勻應(yīng)變－－不變平面應(yīng)變：任一點(diǎn)的位移與該點(diǎn)距不變平面的距離成正比不變平面可以是相界面（孿晶面）或非相界面（中脊面）界面上原子排列既同于M又同于A－共格界面（這種共格界面是以母相的切變來維持共格關(guān)系的，故稱為第二類共格界面。馬氏體可以發(fā)生可逆性轉(zhuǎn)變冷卻時，高溫相可以通過馬氏體相變機(jī)制轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，開始點(diǎn)Ms，終了點(diǎn)Mf加熱時，馬氏體可通過逆轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷叵?，開始點(diǎn)As，終了點(diǎn)Af通常As＞Ms，二者之差取決于合金成分共格切變無擴(kuò)散性）’（2）溫度必須過冷到Ms點(diǎn)以下才能發(fā)生M過冷度：ΔT=T0－MsΔT也稱熱滯（3）為什么較大過冷度：驅(qū)動力：M與A的自由焓差越大；A晶體缺陷所提供的能量相變阻力轉(zhuǎn)變產(chǎn)生界面－晶面能S 不大M轉(zhuǎn)變時比容變化產(chǎn)生彈性能－E(大:比容,共格)；M轉(zhuǎn)變時克服切變抗力要消耗的功MM的A中產(chǎn)生塑變所消耗能量由于M轉(zhuǎn)變時需要增加能量較多，故阻力較大，使轉(zhuǎn)變必須在較大過冷度下才能進(jìn)行。11Ms的物理意義母相和馬氏體兩相之間的體積自由能之差達(dá)到相變’所需的最小驅(qū)動力值時的溫度。當(dāng)T0一定時，若Ms越低，則熱滯(T0－Ms)值越大，相變所需要的驅(qū)動力就越大As點(diǎn)的物理意義：與Ms相似’，并且逆轉(zhuǎn)變的驅(qū)動力也和(T0－As)成比例。影響Ms點(diǎn)的因素：（1）奧氏體化學(xué)成分（最主要影響因素）C：是顯著的影響因素隨C% ，Ms，Mf ，且Mf比Ms下降得快，所以能擴(kuò)大M的變溫度范圍；N：強(qiáng)烈降低Ms點(diǎn)；Al，Co：提高M(jìn)s點(diǎn)；其余Me：使Ms降低加熱規(guī)程的影響：提高A區(qū)內(nèi)加熱溫度或延長加熱時間可提高M(jìn)s點(diǎn)，原因可能與A晶粒長大，A成分均勻化或與A內(nèi)缺陷減少有關(guān)。本質(zhì)上是由奧氏體屈服強(qiáng)度決定的。冷卻速度提高，一般生產(chǎn)條件下不改變Ms，在很高的冷卻速度下，會使Ms臺階。彈性應(yīng)力的影響：單向拉應(yīng)力、壓應(yīng)力能促進(jìn)MMsM為應(yīng)力促發(fā)M。三向壓縮則使Ms點(diǎn)下降。塑性變形的影響：在奧氏體狀態(tài)下的塑性變形方式和變形量對馬氏體相變Ms著影響。塑性變形使晶粒細(xì)化，使Ms點(diǎn)降低，最終趨于恒定形變誘發(fā)馬氏體：如果在Ms點(diǎn)以上（T0-Ms）之間對A進(jìn)行塑性變形會誘發(fā)M而引起Ms點(diǎn)升高達(dá)到點(diǎn),同樣塑性變形也可以使As下降到AdMdM點(diǎn)Ad--A點(diǎn)。意義：Md:MMdA失去誘發(fā)M轉(zhuǎn)變的作用。Ad:可獲得形變A的最低溫度。按馬氏體相變的熱力學(xué)，Md的上限溫度為T0，而Ad的下限溫度也為T0。形變誘發(fā)M:形變能為相變提供一定的能量，如果該能量與化學(xué)驅(qū)動力相互作用，能夠達(dá)到相變所需的最小驅(qū)動力，則相變就可以提前發(fā)生。形變所提供的能量，稱為機(jī)械驅(qū)動力。馬氏體轉(zhuǎn)變動力學(xué)特點(diǎn)：形核率是控制馬氏體長大的主要因素變溫、等溫、爆發(fā)式和熱彈性相變(M)特點(diǎn)：Ms核才能不斷形成形核速度極快，瞬時形成，稱為瞬時變溫形核-196105cm/s長大M單晶長大到一定大小后不再長大?！騇轉(zhuǎn)變速度僅取決于形核率，而與長大速度無關(guān)(等溫M)等溫M相變動力學(xué)曲線 等溫M相變動力學(xué)圖特點(diǎn)：M核可以等溫形成，有孕育期，形核率隨過冷度增加，先增后減轉(zhuǎn)變速度隨過冷度的增加、時間的延長先增后減快冷可抑制M轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變不能進(jìn)行到底，只有部分A可以等溫轉(zhuǎn)變?yōu)?8爆發(fā)式轉(zhuǎn)變（自觸發(fā)形核）當(dāng)?shù)谝黄琈形成后，會激發(fā)出大量M而引起爆發(fā)式轉(zhuǎn)變爆發(fā)轉(zhuǎn)變停止后，為使M轉(zhuǎn)變繼續(xù)進(jìn)行，必須繼續(xù)降低溫度。綜上，三種方式長大速度均極大，主要差別是形核方式及形核率不同。熱彈性馬氏體相變熱彈性M相變熱滯小界面始終共格逆轉(zhuǎn)變時M片連續(xù)收縮Au-Cd連續(xù)冷卻時，轉(zhuǎn)變量均是溫度的函數(shù)

非熱彈性M熱滯大長大到一定尺寸共格破壞非連續(xù)收縮Fe-Ni相界面始終維持共格關(guān)系；具有完全可逆性－可回復(fù)到原來母相的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)、位向關(guān)系。熱彈性M相變判據(jù)：臨界相變驅(qū)動力小，熱滯??；相界能