【正文】 1 第六章 馬氏體轉(zhuǎn)變 2 最初 ， 將鋼經(jīng)奧氏體化后快速冷卻 ， 抑制其擴散性分解 ， 在較低溫度下發(fā)生的無擴散型相變稱為馬氏體相變 。 如今 ， 馬氏體相變的含義已經(jīng)十分廣泛 。 凡是相變的特征屬于切變共格型的相變都稱為馬氏體相變 ， 其相變產(chǎn)物都統(tǒng)稱為馬氏體 。 3 硬而脆的馬氏體 ， 配以適當(dāng)回火 ， 使鋼件強韌化 Martensite M— 馬氏體 4 ㈠ 馬氏體的晶體結(jié)構(gòu) 馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)變特點 固溶碳 馬氏體 奧氏體 FeC合金的馬氏體是 C在α Fe中的過飽和固溶體 面心立方 體心立方 鐵素體 ⑴ 馬氏體的晶格類型 5 C在 α Fe體心立方點陣中分布的可能位置是晶胞的各棱邊的中央和面心處； 這些位置實際上是由 Fe原子構(gòu)成的扁八面體的間隙 碳原子在馬氏體點陣中的位置 6 a＝ b ＝ｃ α =β=γ=90 鐵素體的體心立方點陣 a＝ b ≠ ｃ α =β=γ=90 馬氏體的體心正方點陣 7 馬氏體的點陣常數(shù)和鋼中碳含量的關(guān)系也可用下列公式表示 式中： a0為 αFe的點陣常數(shù) a0 ＝２ .861197。 α = 177。 ； β = 177。 ； γ = 177。 ； ρ 馬氏體的碳含量（ wt.%） ?????????????????1/00acaaac正方度 8 新形成馬氏體的正方度偏離公式給出的正方度，稱為 馬氏體異常正方度 。 異常高正方度： 新形成馬氏體的正方度遠高于公式給出的正方度 －－－碳原子發(fā)生有序化轉(zhuǎn)變 異常低正方度： 新形成馬氏體的正方度遠低于公式給出的正方度 －－－碳原子不發(fā)生有序化轉(zhuǎn)變 ?????????????????1/00acaaac⑵ 馬氏體的異常正方度 9 ㈡ 馬氏體轉(zhuǎn)變的主要特點 ⑴ 馬氏體轉(zhuǎn)變的切變共格和表面浮凸現(xiàn)象 ⑵ 馬氏體轉(zhuǎn)變的無擴散性 ⑶ 馬氏體轉(zhuǎn)變具有特定的位向關(guān)系和慣習(xí)面 ⑷ 馬氏體轉(zhuǎn)變的不完全性 ⑸ 馬氏體轉(zhuǎn)變的可逆性 10 在預(yù)先拋光的試樣表面上 ， 馬氏體轉(zhuǎn)變時在馬氏體形成的地方出現(xiàn)宏觀傾斜隆起 ， 呈現(xiàn)表面浮凸現(xiàn)象 。 ⑴ 馬氏體轉(zhuǎn)變的切變共格和表面浮凸現(xiàn)象 在顯微鏡光線照射下 ， 浮凸兩邊呈現(xiàn)明顯的山陰和山陽 . 11 表面浮凸現(xiàn)象表明 ， 奧氏體中已轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的部分發(fā)生了宏觀切變而使點陣發(fā)生了重組 ， 即馬氏體轉(zhuǎn)變是通過奧氏體均勻切變進行的 。 馬氏體形成時引起的表面傾動 12 馬氏體形成時引起的表面傾動 馬氏體長大是以切變方式進行的 ， 說明 M和 A之間的界面原子是共有的 ， 而且整個相界面是互相牽制的 ， 上述界面稱為共格界面 ， 它是以母相的切變來維持共格關(guān)系的 ， 因此稱為第二類共格界面 。 13 M轉(zhuǎn)變只有點陣改組而無成分變化 ， 轉(zhuǎn)變時原子做有規(guī)律的整體遷移 ， 每個原子移動的距離不超過一個原子間距 ， 且原子之間的相對位置不發(fā)生變化 。 ⑵ 馬氏體轉(zhuǎn)變的無擴散性 其主要實驗證據(jù)有： ① 鋼中奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體轉(zhuǎn)變時 ， 僅由面心立方點陣通過切變改組為體心正方點陣 ， 而無成分的變化； ② 馬氏體轉(zhuǎn)變可以在相當(dāng)?shù)偷臏囟?（ 甚至在 4K） 以極快速度進行 。 14 ⑶ 馬氏體轉(zhuǎn)變具有特定的位向關(guān)系和慣習(xí)面 A. 位向關(guān)系 通過均勻切變形成的馬氏體 ， 與母相奧氏體之間存在著嚴格的位向關(guān)系 。 在鋼中已觀察到的主要有 KS關(guān)系 、 西山關(guān)系和 GT關(guān)系 。 ① KS關(guān)系 庫爾久莫夫 (Kurdjumov)和薩克斯 (Sachs) 用 X射線極圖法 ， 測得了含碳 %的鋼中 ， 馬氏體與奧氏體間之間存在下列位相關(guān)系 ， 即 KS關(guān)系 。 {110} α ′∥{111}γ ； 111 α ′∥110γ 15 按 KS關(guān)系 ， 馬氏體在奧氏體中共有 24種不同的空間取向 。 在每個 {111}γ 面上馬氏體可能有 6種不同的取向 ，而立方點陣中有 4種 {111}γ 面 。 16 {110}α ′∥{111}γ ； 110 α ′∥112γ ② 西山關(guān)系 西山在 Fe30%Ni合金單晶中發(fā)現(xiàn) ， 在室溫以上形成的馬氏體和奧氏體之間存在 KS關(guān)系 ， 而在 70℃ 以下形成的馬氏體和母相奧氏體之間存在下列位向關(guān)系 ， 即西山關(guān)系： {110} α ′∥{111}γ ； 111 α ′∥110γ KS 可見 ， 西山關(guān)系與 KS關(guān)系之間 ， 兩者晶面的平行關(guān)系相同 ， 而晶向卻有 5176。16′之差 。 17 按西山關(guān)系 ， 馬氏體在奧氏體中只有 4 3＝ 12種不同的空間取向 。 18 {110} α ′∥{111}γ 差 1176。 111 α ′∥110γ 差 2176。 ③ GT關(guān)系 格倫寧格 (Greninger)和特賴恩諾 (Troiano)精確測量了 %C22%Ni合金奧氏體單晶中的馬氏體與奧氏體之間的位向關(guān)系 ， 結(jié)果發(fā)現(xiàn) KS關(guān)系中的平行晶面和平行晶向?qū)嶋H上均略有偏差 ， 即 19 馬氏體轉(zhuǎn)變不僅新相和母相之間具有嚴格的位向關(guān)系 ， 而且馬氏體總是在母相的一定晶面上開始形成 ，這個晶面稱為慣習(xí)面 ， 通常以母相的晶面指數(shù)表示 。 B. 慣習(xí)面 鋼中常見的慣習(xí)面有三種： (111)γ 、 (225)γ 、 (259)γ 。 慣習(xí)面指數(shù)隨馬氏體的形成溫度降低而增大。 C%%為 (111)γ ， %C為 (225)γ ， C%%為 (259)γ 。 慣習(xí)面隨含碳量和形成溫度不同而不同： 20 ⑷ 馬氏體轉(zhuǎn)變的不完全性 馬氏體轉(zhuǎn)變是在 Ms～ Mf之間進行的 。 當(dāng) Ms點低于室溫時 ， 則淬火到室溫將得到 100％ A 由于一般鋼材的 Mf都低于室溫 ， 因此 ， 在生產(chǎn)中常為了獲得更多的 M而采用深冷處理工藝 。 當(dāng) Ms點在室溫以上 、 Mf在室溫以下時 ， 則淬火到室溫時將保留相當(dāng)數(shù)量的殘余 A， 若繼續(xù)冷卻到室溫以下 ， 則殘余 A將繼續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)?M。 一般情況下 ， 冷卻到 Mf點以下仍不能得到 100％ 馬氏體 ， 還保留著一部分 A。 21 冷卻時奧氏體通過馬氏體相變機制可以轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體 ， 同樣 ， 重新加熱時馬氏體可以通過逆向馬氏體相變機制轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體 ， 即馬氏體相變具有可逆性 。 ⑸ 馬氏體轉(zhuǎn)變的可逆性 與 Ms～ Mf相對應(yīng) ， 逆相變有 As～ Af分別表示逆轉(zhuǎn)變的開始和終了溫度 。 22 M轉(zhuǎn)變的無擴散性及在低溫下仍以很高的速度進行等事實 ， 都說明在相變過程中點陣的重組是由原子集體的 、 有規(guī)律的 、 近程遷移完成的 ， 而無成份變化 。 因此 ， 可以把 M轉(zhuǎn)變看作為晶體由一種結(jié)構(gòu)通過切變轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N結(jié)構(gòu)過程 。 馬氏體轉(zhuǎn)變的切變模型 人們?yōu)榱苏J識馬氏體轉(zhuǎn)變時晶體結(jié)構(gòu)的變化過程 ，以揭示相變的物理本質(zhì) ， 至今已經(jīng)提出了不少模型 ， 其中主要有 Bain模型 、 KS模型和 GT模型 。 23 早在 1942年 ， Bain就注意到可以把面心立方點陣看成是軸比為 c/a=(即 :1)的體心正方點陣 。 如果把面心立方點陣沿著 Z′軸壓縮 ， 沿著 X′、 Y′軸伸長 ， 使軸比變?yōu)?1， 則面心立方點陣就可變?yōu)轶w心正方點陣 。 ㈠ 貝茵 (Bain)模型 24 Bain模型給出了奧氏體的面心立方點陣變化為馬氏體的體心立方點陣的清淅的模型 ，且奧氏體和馬氏體之間的晶體學(xué)關(guān)系正好與后來提出的 KS關(guān)系相符 。 但 Bain模型不能解釋表面浮凸效應(yīng)和慣習(xí)面的存在 ，也不能解釋馬氏體內(nèi)部的亞結(jié)構(gòu) 。 25 庫爾久莫夫 （ Kurdjumov） 和薩克斯 （ Sachs） 測出含碳量為 %的碳鋼中馬氏體與奧氏體之間存在的位向關(guān)系 ， 即 K－ S關(guān)系 。 為了滿足這一取向關(guān)系必須有點陣的切變 ， 于是他們在 1930年提出了軸比相當(dāng)于 ， 即 K－ S模型 。 ㈡ K－ S切變模型 首先考慮沒有 C存在的情況 ， 設(shè)想馬氏體分以下幾個步驟轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體： 26 ① 第一次切變： 在 (111)γ 面上沿 [211]方向產(chǎn)生第一次