原理第7章馬氏體相變(編輯修改稿)
2024-07-12 04:51 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 a)扁條狀 b)薄板狀 第四章 馬氏體相變 片狀馬氏體 常見于淬火高、中碳鋼、及 FeNiC鋼?？臻g形態(tài)呈凸透鏡片形狀，稱透鏡片狀馬氏體或片狀馬氏體，試樣磨面相截在顯微鏡下呈針狀或竹葉狀，又稱針狀馬氏體或竹葉狀馬氏體，亞結(jié)構(gòu)為孿晶，也稱孿晶馬氏體。 片狀馬氏體的形成溫度： MS≈200 ～ 100℃ （ WC≈ ～ %） MS100℃ （ WC≈ ～ %） 第四章 馬氏體相變 顯微結(jié)構(gòu)： 馬氏體片間相互不平行，先形成的第一片馬氏體貫穿整個(gè)原奧氏體晶粒，將奧氏體晶粒分成兩部分，使后形成的馬氏體片大小受到限制，因此馬氏體片的大小不同。 片狀馬氏體組織示意圖 第四章 馬氏體相變 相變孿晶： 片狀馬氏體內(nèi)有許多相變孿晶，孿晶接合部分的帶狀薄筋稱為中脊。相變孿晶的存在是片狀馬氏體組織的重要特征。孿晶間距約為 5nm，一般不擴(kuò)展到馬氏體邊界上，在馬氏體片邊緣區(qū)域則為復(fù)雜的位錯(cuò)組列。 亞結(jié)構(gòu)： 根據(jù)內(nèi)部亞結(jié)構(gòu)的差異，可將片狀馬氏體的亞結(jié)構(gòu)分為以中脊為中心的相變孿晶（中間部分）和無(wú)孿晶區(qū)（片的周圍部分，存在位錯(cuò)）。 位向關(guān)系 ：片狀馬氏體慣習(xí)面接近 {225}γ 或 {259}γ ；馬氏體和奧氏體符合 KS關(guān)系或西山 (N)關(guān)系。 第四章 馬氏體相變 鋼的馬氏體的類型及其特征對(duì)比 C%↑ ， Ms↓ ，條狀 → 片狀，位錯(cuò) → 孿晶 特征 條狀馬氏體 片狀馬氏體 慣習(xí)面 （ 111） γ （ 225） γ （ 259） γ 位向關(guān)系 K— S關(guān)系 {111}γ ‖{110}M′ （ 110） γ ‖ （ 111） M′ K— S關(guān)系 {111}γ ‖{110}M′ （ 110） γ ‖ （ 111） M′ 西山關(guān)系 （ 111） γ ‖{110} M′ （ 211） γ ‖ （ 110） M′ 形成溫度 Ms350℃ Ms≈200 ～ 100℃ Ms100℃ C% ～ 1時(shí)為混合型 1～ ～ 2 第四章 馬氏體相變 組織形態(tài) 條寬為 ～ m慣習(xí)面指數(shù)相同的馬氏體構(gòu)成馬氏體群，在一個(gè)奧氏體晶粒內(nèi)可形成3～ 4個(gè)馬氏體群，而在一個(gè)馬氏體群內(nèi)含有3～ 6個(gè)馬氏體塊，塊間為大角度晶界 呈凸透鏡片狀，中間稍厚，初生片橫貫奧氏體晶粒，次生片較小，互成交角，相互撞擊，接合處有微裂紋，片的中央有中脊，常將之看成慣習(xí)面。 同左，在兩個(gè)初生片之間見到“ Z” 字形分布的細(xì)薄片 亞結(jié)構(gòu) 高密度位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)，形成位錯(cuò)胞，常見到少量細(xì)小孿晶 寬度 50 的細(xì)小孿晶，以中脊為中心，隨 MS下降，相變孿晶區(qū)增大，片的邊緣為復(fù)雜的直線式螺位錯(cuò)列 殘奧 呈薄片膜狀 存在于片的周圍，隨含量增加而增加 形成過(guò)程 各自獨(dú)立形核， 104s/片 MS高，無(wú)爆發(fā)轉(zhuǎn)變 降溫形成，長(zhǎng)大速率高 107s/片， MS低時(shí)，有爆發(fā)轉(zhuǎn)變 0A第四章 馬氏體相變 與 C%的關(guān)系： 片狀馬氏體的組織形態(tài)隨合金成分的變化而改變。對(duì)于碳鋼： C%＜ %時(shí)，板條馬氏體； %＜ C%＜ %時(shí)，板條馬氏體和片狀馬氏體混合組織； %時(shí)＜ C%時(shí)，全部為片狀馬氏體組織。 并且隨著 C%增加，殘余奧氏體的含量逐漸增加。合金元素 Cr、 Mo、 Mn、Ni增加形成孿晶馬氏體傾向。 與奧氏體晶粒的關(guān)系： 奧氏體晶粒越大，馬氏體片越大。 第四章 馬氏體相變 片狀馬氏體存在顯微裂紋： 片狀馬氏體顯微裂紋是其形成時(shí)產(chǎn)生的，先形成的第一片馬氏體貫穿整個(gè)原奧氏體晶粒，使后形成的馬氏體片大小受到限制，因此馬氏體片的大小不同。后形成的馬氏體片不斷撞擊先形成的馬氏體，由于馬氏體形成速度極快，相互撞擊，同時(shí)還與奧氏體晶界撞擊，產(chǎn)生相當(dāng)大的應(yīng)力場(chǎng)，另外由于片狀馬氏體含碳量較高，不能通過(guò)滑移或?qū)\生等變形方式消除應(yīng)力，因此片狀馬氏體出現(xiàn)顯微裂紋。 值得提出的是： 板條馬氏體板條之間夾角很小，基本相互平行，相互撞擊的幾率很小，即使偶有撞擊，由于殘余奧氏體的存在可以緩解應(yīng)力，因此，板條馬氏體沒有出現(xiàn)顯微裂紋。 第四章 馬氏體相變 在 Fe－ Ni－ C合金系中， C%↑ ， Ms↓ ； 形態(tài)：條狀 → 條狀與片狀 → 蝶狀 → 片狀 → 片狀 +薄片狀 → 薄片狀； 亞結(jié)構(gòu)：則由位錯(cuò)逐步轉(zhuǎn)化為孿晶。 FeNiC馬氏體形態(tài)與碳含量的關(guān)系 第四章 馬氏體相變 四、馬氏體轉(zhuǎn)變的熱力學(xué) 相變的驅(qū)動(dòng)力 理論上馬氏體相變的驅(qū)動(dòng)力 : △ GV=GM－ GA＜ 0 A→M ， Δ GV必須小于零， 即轉(zhuǎn)變溫度必須低于 T0以下， 需要過(guò)冷度很大，但要滿足 該條件必須降低到很低溫度 Ms， Ms點(diǎn)很低。 第四章 馬氏體相變 相變特征 點(diǎn) 1） Ms 點(diǎn)定義 奧氏體和馬氏體兩相自由能之差達(dá)到相變所需的最小驅(qū)動(dòng)力值對(duì)應(yīng)的溫度稱為 Ms點(diǎn)。對(duì)于一定成分的合金， T0一定， Ms越低，則 T0Ms越大，相變所需的驅(qū)動(dòng)力越大。反之，相變所需的驅(qū)動(dòng)力越小。因此： (1)對(duì)于鋼和 Fe合金， Δ G很大，馬氏體快速長(zhǎng)大或爆發(fā)式轉(zhuǎn)變； (2)對(duì)于有色合金 (如 AuCd)， Δ G很小，形成熱彈性馬氏體。 第四章 馬氏體相變 2） As點(diǎn)定義 馬氏體和奧氏體兩相自由能之差達(dá)到逆轉(zhuǎn)變所需的最小驅(qū)動(dòng)力值對(duì)應(yīng)的溫度稱為 As點(diǎn)。逆轉(zhuǎn)變驅(qū)動(dòng)力的大小與 T0As成正比。 3） Md點(diǎn)定義 獲得形變誘發(fā)馬氏體的最高溫度。 4） Ad點(diǎn)定義 獲得形變誘發(fā)馬氏體逆轉(zhuǎn)變的最低溫度。 按上述定義， T0為 Md上限溫度 (理論溫度 )；也是 Ad下限溫度 (理論溫度 )。 第四章 馬氏體相變 形
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