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CH6.3 马氏体相变的主要特点PPT(10级)
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授课 朱世杰
马氏体转变
马氏体转变主要表现: ① 马氏体转变无孕育期。 马氏体转变量是通过不断降温来增加的,即马氏体转变量 是温度的函数,与等温时间无关。 把马氏体的降温转变称为马氏体转变的非恒温性。
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马氏体转变 ② 在一定的温度范围内进行,有转变开始温度和转变的终 止温度; 奥氏体以大于某一临界速度 V 的速度冷却到某一温度,不 需孕育,转变立即发生,并且以极大速度进行,但很快停止。 这一温度称为马氏体转变开始温度,用Ms代表。 为使转变继续进行,必须继续降 低温度,所以马氏体转变是在不断降 温的条件下才能进行。所以马氏体转 变主要为降温转变,过冷奥氏体冷至 Ms 温度才向马氏体转变的开始转变。 而冷至Mf马氏体转变的终止。Mf称为马 氏体转变的终止点。 把马氏体的降温转变称为马氏体转 变的非恒温性。马氏体转变范围在 Ms~Mf之间。
在马氏体相变时,相界面宏观上不 转动,也不变形,所以该相界面为不变 平面。当相界面为不变平面时,界面上 原子既属于新相,又属于母相,这种界 面为共格界面。
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பைடு நூலகம்
马氏体转变
预先磨光表面的试样,在马氏体相变后表面产生突起,这 种现象称之为表面浮凸现象。
马氏体转变时产生表面浮凸示意图
马氏体转变
6.3 马氏体相变的主要特点
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马氏体转变
马氏体转变在极低温度下进行的一种转变 ,具有下列
五个特征(链接):
• • • • 马氏体转变的非恒温性与不完全性 马氏体转变的无扩散性 马氏体转变的切变共格性和表面浮凸现象 马氏体转变具有一定的位向关系和惯习面
•
马氏体转变的可逆性
④ 有些Ms在0℃以下的合金,可能爆
发形成马氏体,有些可能等温形成马 氏体,但不能完全转变为马氏体。
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马氏体转变
6.3.2 马氏体转变的无扩散性
1. 马氏体转变的无扩散性 一片马氏体在5×10-55×10-7秒内生成。即使在-20196℃以下 也是同样快速,而碳原子在-60℃以上才能进行有效扩散,此温 度远高于相变温度的下限-196℃,故转变时不会有扩散发生。 马氏体转变前后碳浓度不变,即马氏体中的碳浓度与原奥 氏体中的碳浓度完全相同。且碳原子在马氏体和奥氏体中的相 对于铁原子保持不变的间隙位臵,把这一特征称为马氏体转变 的无扩散性。
实验测定出母相与新相成分一致。且马氏体形成速度极快,
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马氏体转变
2. 马氏体转变无扩散性证据: a.马氏体转变前后碳浓度不变。
b. 马氏体转变过程中晶核长大为协同型长大;即
晶格改组(由fcc到体心正方晶格)是通过切变方式完成
的。
c.马氏体转变在极低温度下进行,转变速度极快。 d.马氏体降温形成,且有残余奥氏体。
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马氏体转变
6.3.5 马氏体转变的可逆性
在某些合金中奥氏体冷却时γ→M,开始点Ms,终了点Mf; 而重新加热时马氏体又能无扩散的逆向转变为奥氏体,开始点 为As,终了点Af,这种特点称为马氏体转变的可逆性。 M→γ的逆转变也是在一定的温度范围内(As—Af)进行。 形状记忆合金的热弹性马氏体就是利用这个特点。
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马氏体转变
马氏体转变特点小结
综上,马氏体转变具有很多不同于珠光体的特点,其中马 氏体相变区别于其他相变最主要的,也是最基本的只有两个:
相变的切变共格性(相变以共格切变的方式进行)和相变的无
扩散性。其他的特点均可由这两个基本特点派生出来。 有时,在其它类型相变中也会看到个别特点与马氏体相变
特点相类似,比如在贝氏体转变中也会观察到表面浮凸现象, 但并不能说明它们也是马氏体相变。
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散的结论,但至少表明尚存有不同的观点。
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马氏体转变
6.3.3 马氏体转变的切变共格性和表面浮凸现象
高碳马氏体的表面浮凸(Fe-Ni-Co合金中的片状马氏体光学照片 )
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马氏体转变
(1) 马氏体转变时产生表面浮凸(链接)。 (2) 马氏体形成有惯习面,马氏体转变时马氏体与奥氏体之 间保持共格关系。 预先在磨光表面上划一直线划痕,相变后直线变为折线, 直线在新相、母相的界面不折断,在新相晶内不弯曲。表明马 氏体相变就像形变中的切变一样。切变使得发生宏观形变。
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马氏体转变
6.3.1 马氏体转变的非恒温性和不完全性
主要是马氏体转变 ①无孕育期;②在一定的温度范围内进行;③ 不完全性,即有残余奥氏体。 奥氏体以大于某一临界速度 V的速度冷却到某一温度,不需孕育, 转变立即发生,并且以极大速度进行,但很快停止。这一温度称为 马氏体转变开始温度,用Ms代表。马氏体转变不能终了。 为使转变继续进行,必须继续降低温度,所以马氏体转变是在不 断降温的条件下才能进行。所以马氏体转变主要为降温转变,过冷 奥氏体冷至Ms温度才向马氏体转变的开始转变。而冷至Mf马氏体转 变的终止。 Mf 称为马氏体转变的终止点 ( 温度 ) 。把马氏体的降温转 变称为马氏体转变的非恒温性。 马氏体转变量是在 Ms~Mf温度范围内,通过不断降温来增加的, 即马氏体转变量是温度的函数,与等温时间无关。
● 当WC< 0.6%时,惯习面为{111}γ; ● 当WC=0.6%1.4%时,惯习面为{225}γ;
● 当WC=1.4%2.0%时,惯习面为{259}γ。
随着马氏体形成温度下降,惯习面有向高指数变化的趋势。对 于碳量较高的钢,先形成的马氏体的惯习面为 {225}γ,后形成的M的
惯习面为{259}γ。
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马氏体转变
6.3.4 马氏体转变具有一定的位向关系和惯习面
马氏体转变时马氏体与奥氏体存在着严格的晶体学关系:位向关
系和惯习面
奥氏体与马氏体保持的晶体学位向关系有: K—S关系、西山(N) 关系、G—T关系、K—V—N关系。
惯习面随奥氏体中含碳量及马氏体形成温度而变化。
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马氏体转变 ③ 马氏体转变不完全性,即有残余奥氏体。
由于多数钢的Mf在室温以下,因此钢快冷到室温时或即使冷 却到Mf点,仍有部分未转变的奥氏体残留下来,称之为残余奥 氏体,记为Ar、rA、’或AR。有残余奥氏体存在的现象,称为 马氏体转变不完全性。 要使残余奥氏体继续转变为马氏 体,可采用冷处理。
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马氏体转变 近年来,通过实验和计算结果对上述观点提出了疑问: a) Thomas发现在含碳0.27%的碳钢中,条间奥氏体内含碳 量达0.4%1.04%,远远大于钢的平均含碳量,说明碳原子有 可能从马氏体扩散到奥氏体。 与多数实验测定的结果不同。 b) 上海交大徐祖耀计算出马氏体内碳原子扩散需时间为 7.3×10-3 10-7s,而条状马氏体形成时间为10-3-10-6s,比较两 者时间,说明扩散跟得上马氏体转变的速度,即转变时可能有 扩散发生。虽然这二个结果不足以推翻过去的马氏体相变无扩