【正文】 ? 馬氏體的晶體結(jié)構(gòu) ? 碳在 ?Fe中的過飽和固溶體稱 馬氏體 ， 用 M表示。 馬氏體組織 ? 馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，奧氏體中的碳全部保留到馬氏體中。 ? 馬氏體具有體心正方晶格（ a=b≠c） ? 軸比 c/a 稱馬氏體的正方度 。 ? C% 越高，正方度越大，正方畸變?cè)絿?yán)重。 ? 當(dāng)＜ %C時(shí)， c/a=1，此時(shí)馬氏體為體心立方晶格 . ? 馬氏體的形態(tài) ? 馬氏體的形態(tài)分 板條 和 針狀 兩類。 ? ⑴ 板條馬氏體 ? 立體形態(tài)為細(xì)長的扁棒狀 ? 在光鏡下板條馬氏體為一束束的細(xì)條組織。 光鏡下 電鏡下 ? 每束內(nèi)條與條之間尺寸大致相同并呈平行排列，一個(gè)奧氏體晶粒內(nèi)可形成幾個(gè)取向不同的馬氏體束。 ? 在電鏡下，板條內(nèi)的亞結(jié)構(gòu)主要是高密度的位錯(cuò)， ?=1012/cm2,又稱 位錯(cuò)馬氏體 。 SEM TEM ? ⑵ 針狀馬氏體 ? 立體形態(tài)為雙凸透鏡形的片狀 。顯微組織為針狀。 ? 在電鏡下，亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶 ，又稱 孿晶馬氏體 。 電鏡下 電鏡下 光鏡下 ? ⑶ 馬氏體的形態(tài)主要取決于其含碳量 ? C%小于 %時(shí)， 組織幾乎全部是 板條馬氏體 。 ? C%大于 %C時(shí) 幾乎全部是 針狀馬氏體 . ? C%在 ~%之間為 板條與針狀的混合組織 。 馬氏體形態(tài)與含碳量的關(guān)系 %C %C 1..2%C 45鋼正常淬火組織 ? 先形成的馬氏體片橫貫整個(gè)奧氏體晶粒，但不能穿過晶界和孿晶界。 后形成的馬氏體片不能穿過先形成的馬氏體片，所以越是后形成的馬氏體片越細(xì)小 . ? 原始奧氏體晶粒細(xì)，轉(zhuǎn)變后的馬氏體片也細(xì)。 ? 當(dāng)最大馬氏體片細(xì)到光鏡下無法分辨時(shí)，該馬氏體稱 隱晶馬氏體 . 馬氏體轉(zhuǎn)變觀察 ? 馬氏體的性能 ? 高硬度 是馬氏體性能的主要特點(diǎn)。 ? 馬氏體的硬度主要取決于其含碳量。 ? 含碳量增加，其硬度增加。 ? 當(dāng)含碳量大于 %時(shí)，其硬度趨于平緩。 ? 合金元素對(duì)馬氏體硬度的影響不大。 馬氏體硬度、韌性與含碳量的關(guān)系 C% ? 馬氏體強(qiáng)化的主要原因是過飽和碳引起的 固溶強(qiáng)化 。此外，馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的組織細(xì)化也有強(qiáng)化作用。 ? 馬氏體的塑性和韌性主要取決于其亞結(jié)構(gòu)的形式。 針狀馬氏體脆性大， 板條馬氏體具有較好的塑性和韌性 . 針狀馬氏體 板條馬氏體 馬氏體的透射電鏡形貌 ? 馬氏體轉(zhuǎn)變的特點(diǎn) ? 馬氏體轉(zhuǎn)變也是形核和長大的過程。其主要特點(diǎn)是： ? ⑴ 無擴(kuò)散性 ? 鐵和碳原子都不擴(kuò)散 ，因而馬氏體的含碳量與奧氏體的含碳量相同。 ? ⑵ 共格切變性 ? 由于無擴(kuò)散，晶格轉(zhuǎn)變是以切變機(jī)制進(jìn)行的。 使切變部分的形狀和體積發(fā)生變化， 引起相鄰?qiáng)W氏體隨之變形，在預(yù)先拋光的表面上產(chǎn)生浮凸現(xiàn)象。 馬氏體轉(zhuǎn)變切變示意圖 馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的表面浮凸 ? ⑶ 降溫形成 ? 馬氏體轉(zhuǎn)變開始的溫度稱上馬氏體點(diǎn) ，用 Ms 表示 . ? 馬氏體轉(zhuǎn)變終了溫度稱下馬氏體點(diǎn) ，用 Mf 表示 . ? 只要溫度達(dá)到 Ms以下即發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。 ? 在 Ms以下，隨溫度下降 ,轉(zhuǎn)變量增加，冷卻中斷 ,轉(zhuǎn)變停止。 Mf Ms M(50%) M(90%) ? ⑷ 高速長大 ? 馬氏體形成速度極快， 瞬間形核，瞬間長大 。 ? 當(dāng)一片馬氏體形成時(shí)，可能因撞擊作用使已形成的馬氏體產(chǎn)生裂紋。 ? ⑸ 轉(zhuǎn)變不完全 ?’ ? 即使冷卻到 Mf 點(diǎn)，也不可能獲得 100%的馬氏體，總有部分奧氏體未能轉(zhuǎn)變 而殘留下來，稱 殘余奧氏體 ，用 A’ 或 ?’ 表示。 ? Ms、 Mf 與冷速無關(guān)， 主要取決于奧氏體中的合金元素含量（包括碳含量） 。 ? 馬氏體轉(zhuǎn)變后， A’ 量隨含碳量的增加而增加 ， 當(dāng)含碳量達(dá) %后， A’量才顯著。 含 碳 量 對(duì) 馬 氏體轉(zhuǎn) 變 溫 度 的 影響 含碳 量對(duì)殘余奧氏體 量的影響 過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（共析鋼） 轉(zhuǎn)變類型 轉(zhuǎn)變產(chǎn)物 形成溫度， ℃ 轉(zhuǎn)變機(jī)制 顯微組織特征 HRC 獲得工藝 珠 光 體 P A1~650 擴(kuò) 散 型 粗片狀 ， F、 Fe3C相間分布 520 退火 S 650~600 細(xì)片狀， F、 Fe3C相間分布 2030 正火 T 600~550 極細(xì)片狀 ， F、 Fe3C相間分布 3040 等溫處理 貝 氏 體 B上 550~350 半擴(kuò)散型 羽毛狀，短棒狀 Fe3C分布于過飽和 F條之間 4050 等溫處理 B下 350~MS 竹葉狀，細(xì)片狀 Fe3C分布于過飽和 F針上 5060 等溫淬火 馬 氏 體 M針 MS~Mf 無擴(kuò)散型 針狀 6065 淬火 M*板條 MS~Mf 板條狀 50 淬火 二、 過冷奧氏體轉(zhuǎn)變圖 ? 過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變方式有 等溫轉(zhuǎn)變 和 連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變兩種。 兩種冷卻方式示意圖 1—— 等溫冷卻 2—— 連續(xù)冷卻 ? 過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變圖 是 表示奧氏體急速冷卻到臨界點(diǎn) A1 以下在各不同溫度下的保溫過程中轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時(shí)間的關(guān)系曲線 .又稱 C 曲線、 S 曲線或 TTT曲線。 ㈠ 過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變圖 (TimeTemperatureTransformation diagram) ? C曲線的建立 ? 以共析鋼為例： ? ⑴ 取一批小試樣并進(jìn)行奧氏體化 . ? ⑵ 將試樣分組淬入低于 A1 點(diǎn)的不同溫度的鹽浴中 ,隔一定時(shí)間取一試樣淬入水中。 ? ⑶ 測(cè)定每個(gè)試樣的轉(zhuǎn)變量，確定各溫度下轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時(shí)間的關(guān)系。 ? ⑷ 將各溫度下轉(zhuǎn)變開始時(shí)間及終了時(shí)間標(biāo)在溫度 — 時(shí)間坐標(biāo)中，并分別連線。 ? 轉(zhuǎn)變開始點(diǎn)的連線稱 轉(zhuǎn)變開始線 。 轉(zhuǎn)變終了點(diǎn)的連線稱 轉(zhuǎn)變終了線 。 ? A1Ms 間及轉(zhuǎn)變開始線以左的區(qū)域?yàn)?過冷奧氏體區(qū)。 ? 轉(zhuǎn)變終了線以右及 Mf以下為轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)。 ? 兩線之間及 Ms與 Mf之間為 轉(zhuǎn)變區(qū) 。 時(shí)間 溫度 A1 MS Mf A 過冷 P B M A→ M A→ B A→ P 轉(zhuǎn)變開始線 轉(zhuǎn)變終了線 奧氏體 550 650 2s 10s 5s 2s 5s 10s 30s 40s ? C 曲線的分析 ? ⑴ 轉(zhuǎn)變開始線與縱坐標(biāo)之間的距離為孕育期 。 ? 孕育期越小，過冷奧氏體穩(wěn)定性越小 . ? 孕育期最小處稱 C 曲線的 “鼻尖” 。碳鋼鼻尖處的溫度為 550℃ 。 ? 在鼻尖以上 , 溫度較高，相變驅(qū)動(dòng)力小。 ? 在鼻尖以下，溫度較低，擴(kuò)散困難。從而使奧氏體穩(wěn)定性增加。 ? ⑵ C曲線明確表示了過冷奧氏體在不同溫度下的等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。 ? 影響 C 曲線的因素 ? ⑴ 成分的影響 ? ① 含碳量的影響： 共析鋼的過冷奧氏體最穩(wěn)定， C曲線最靠右。 Ms 與 Mf 點(diǎn)隨含碳量增加而下降。 ? 與共析鋼相比，亞共析鋼和過共析鋼 C曲線的上部各多一條先共析相的析出線。 Cr對(duì) C曲線的影響 ? ② 合金元素的影響 ? 除 Co 外 , 凡溶入奧氏體的合金元素都使 C 曲線右移。 ? 除 Co和 Al 外 ,所有合金元素都使 Ms 與Mf 點(diǎn)下降。 推桿式電阻爐 ? ⑵ 奧氏體化條件的影響 ? 奧氏體化溫度提高和保溫時(shí)間延長，使奧氏體成分均勻、晶粒粗大、未溶碳化物減少，增加了過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使 C 曲線右移。 ? 使用 C 曲線時(shí)應(yīng)注意奧氏體化條件及晶粒度的影響 . ? ㈡ 過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖 ? 過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖又稱 CCT(ContinuousCoolingTransformation diagram)曲線 ，是通過測(cè)定不同冷速下過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變量獲得的。 共析鋼 CCT曲線 過共析鋼 CCT曲線 亞共析鋼 CCT曲線 ? 共析鋼的 CCT曲線 ? 共析鋼的 CCT曲線沒有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū) ，在珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)之下多了一條轉(zhuǎn)變中止線。 ? 當(dāng)連續(xù)冷卻曲線碰到轉(zhuǎn)變中止線時(shí)，珠光體轉(zhuǎn)變中止，余下的奧氏體一直保持到 Ms以下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。 Vk’ Vk 共析鋼的 CCT曲線 ? 圖中的 Vk 為 CCT曲線的 臨界冷卻速度 ， 即獲得全部馬氏體組織時(shí)的最小冷卻速度 . ? Vk’ 為 TTT曲線的臨界冷卻速度 . Vk’ ? Vk 。 Vk’ Vk 時(shí)間 /s 共析鋼的 CCT圖 共析溫度 連續(xù)冷卻轉(zhuǎn) 變曲線 完全退火 正火 等溫轉(zhuǎn) 變曲線 油淬 水淬 M+A’ M+T+A’ S P 200 100 ? CCT曲線位于 TTT曲線右下方。 CCT曲線獲得困難， TTT曲線容易測(cè)得。 ? 可用 TTT曲線定性說明連續(xù)冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變情況。 方法是將連續(xù)冷卻曲線繪在 C 曲線上，依其與 C 曲線交點(diǎn)的位臵來說明最終轉(zhuǎn)變產(chǎn)物 . 用 TTT曲線定性說明共析鋼連續(xù)冷卻時(shí) 的組織轉(zhuǎn)變