1、第三章马氏体转变第三章马氏体转变第一节马氏体的结构、组织形态和力学性能一、马氏体的晶体结构 X射线衍射分析证实，钢中马氏体是碳在-Fe中的过饱和间隙固溶体，马氏体中碳含量wC02%时，具有体心正方晶体结构，wC02%时，具有体心立方结构。第三章马氏体转变图3-1碳原子在晶胞中的可能位置a)碳原子在马氏体晶胞中的可能位置b)碳原子在z轴八面体空隙位置分布的情况c)马氏体晶胞中铁原子的位移范围及碳原子的可能位置第三章马氏体转变图3-2马氏体点阵常数与碳含量的关系马氏体点阵常数与碳含量的关系第三章马氏体转变二、马氏体组织形态和亚结构 马氏体组织形态及其内部亚结构，随钢的化学成分和热处理条件的不同而变
2、化。第三章马氏体转变(一)板条马氏体 板条马氏体是低碳钢、中碳钢、低碳合金钢、不锈钢、Fe-Ni合金中形成的一种典型马氏体组织。图3-3低碳钢板条马氏体显微组织与板条间的残留奥氏体薄膜第三章马氏体转变图3-4板条马氏体显微组织构成示意图图3-4是板条马氏体显微组织构成的示意图。第三章马氏体转变(二)透镜片状马氏体 透镜片状马氏体常见于淬火的高碳钢及含镍量较高（wNi29%）的Fe-Ni合金。图3-5透镜片状马氏体显微组织第三章马氏体转变图3-7片状马氏体的透射电镜组织与孪晶示意图 透镜片状马氏体的亚结构主要是孪晶，故片状马氏体又称为孪晶马氏体。孪晶亚结构对马氏体力学性能影响很大，也是片状马氏体
3、的重要特征第三章马氏体转变图3-8Fe-18Ni-0.7Cr-0.5C钢中的蝶状马氏体(三)其他形态马氏体1.蝶状马氏体第三章马氏体转变图3-9薄片状马氏体显微组织(Fe-31Ni-0.23C，Ms=-190)2.薄片状马氏体第三章马氏体转变3.马氏体图3-10马氏体显微组织第三章马氏体转变图3-11奥氏体碳含量对板条马氏体及残留奥氏体量的影响M板条马氏体AR残留奥氏体三、影响马氏体形态及亚结构的因素 影响马氏体形态的因素，主要是奥氏体的化学成分和马氏体转变温度。第三章马氏体转变图3-12转变温度对马氏体滑移和孪生的临界切应力的影响 马氏体的亚结构与转变时的切变方式有关。当切变以滑移方式进行时
4、，形成位错亚结构第三章马氏体转变图3-13碳含量对马氏体硬度及残留奥氏体量的影响1TAc3及Acm，淬火后冷处理2TAc3，过共析钢TAc13TAc3及Acm，淬火Ar残留奥氏体四、马氏体的性能1.马氏体的硬度和强度(1)过饱和碳引起的固溶强化第三章马氏体转变图3-14Fe-Ni-C合金马氏体屈服强度与碳含量的关系1淬火后不停留测定的结果2淬火后在0停留3h测定的结果(2)马氏体时效强化(3)亚结构引起的强化第三章马氏体转变2.马氏体的韧性3.高碳马氏体中的显微裂纹4.马氏体的物理性能图3-15Fe-1.86C片状马氏体中的显微裂纹第三章马氏体转变第二节马氏体转变的主要特点 马氏体转变具有一系
5、列与珠光体转变、奥氏体转变等扩散型转变不同的特点，这里只介绍其中几个最重要的转变特点。一、马氏体转变的无扩散性 马氏体转变是在很大过冷度下进行的。第三章马氏体转变图3-16Fe-Ni合金马氏体浮凸及其图解二、表面浮凸现象和切变共格性 研究发现，在产生马氏体转变的试样上，其磨光的表面出现倾动，形成表面浮凸。第三章马氏体转变图3-17马氏体共格长大示意图a)、b)、c)马氏体长大时，界面保持共格d)共格破坏，生长停止马氏体共格长大示意图第三章马氏体转变三、具有特定的惯习面和位向关系 马氏体转变时，马氏体总是在母相奥氏体中特定的晶面上形成，此晶面称为惯习面（也称惯析面），如图3-16中的中脊面或新旧
6、两相间的相界面。第三章马氏体转变四、降温转变及转变不完全 与珠光体转变不同，马氏体转变一般是在降温中不断形成新的马氏体并瞬间完成长大，没有孕育期；继续等温时，已形成的马氏体不再长大，也不再形成新的马氏体，要想获得更多的马氏体，必须继续降温冷却，直至马氏体转变终了温度Mf。第三章马氏体转变五、亚结构 如前所述，在低碳钢的板条马氏体中存在密度极高的位错（约1011/cm2），在高碳钢的片状马氏体中存在大量孪晶，这些亚结构对马氏体力学性能有重要影响。六、马氏体转变的可逆性 如将已形成的马氏体快速重新加热，马氏体也可不分解而直接逆转变为奥氏体，即马氏体转变具有可逆性。第三章马氏体转变图3-18马氏体(
7、M)和奥氏体(A)的自由能与温度的关系第三节马氏体转变的热力学条件及影响Ms点的因素一、马氏体转变的热力学条件第三章马氏体转变二、影响Ms点的主要因素 Ms点是马氏体转变的一个重要参数，Ms点的高低不仅影响钢淬火后马氏体的形态和性能，而且还影响淬火钢中的残留奥氏体量。图3-19碳含量对碳钢Ms和Mf点的影响第三章马氏体转变1.奥氏体化学成分的影响2.奥氏体化温度的影响3.塑性形变和应力的影响4.预先存在的珠光体或贝氏体组织转变的影响图3-20合金元素对wC=1.0%钢Ms点的影响第三章马氏体转变第四节奥氏体稳定化一、热稳定化 奥氏体在淬火冷却过程中，缓冷或等温停留将引起奥氏体稳定性提高，使奥氏
8、体转变迟滞的现象（即形成的马氏体量比未经停留的减少，继续向马氏体转变的温度降低）称为奥氏体热稳定化。第三章马氏体转变图3-211.1C-1.5Cr钢奥氏体稳定化程度图3-21为1.1C-1.5Cr钢在Ms点以下某一温度保温停留30min后，与正常连续冷却相比较呈现奥氏体稳定化的程度。第三章马氏体转变图3-22停留温度对奥氏体热稳定化的影响(9SiCr钢)1自870冷至Ms点以上不同温度停留10min后冷至室温2先淬火到160获得一定数量马氏体，然后在Ms点(170)以上不同温度等温停留10min后冷至室温图3-22为9SiCr钢在不同温度停留相同时间对奥氏体热稳定化的影响。第三章马氏体转变二、机械稳定化 在Md点以上，对奥氏体进行塑性变形，当变形量足够大时，将导致奥氏体稳定性提高，使随后冷却时的马氏体转变受阻，Ms点降低，残留奥氏体明显增多，此现象称为奥氏体机械稳定化。
